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オープンソースのハードウェアソリューションは、新型コロナウイルスの蔓延とそれによって引き起こされる苦しみとの闘いに貢献することができます。

オープンソースハードウェア運動は長年にわたり、修理の権利、購入した技術の完全な所有権、そして音楽のように部品を再構成・複製する能力の重要性を訴えてきました。そのため、この困難な時期に、オープンソースハードウェアは、新型コロナウイルス感染症のパンデミックによって生じたいくつかの疑問に対する答えを提供してくれると言えるでしょう。

背景概要

まず、世界中のハードウェア開発者は、オープンソースを活用してサプライチェーンの弱点を克服しようと取り組んでいます。この理念は、過去30年間にわたる新たなソフトウェア技術の急増を牽引してきました。RepRapプロジェクト、オープンソース・エコロジー、オープンソース・ビーハイブといったハードウェア開発における過去の成功例は、これが実現可能であることを示しています。

メーカーは、3Dプリントなどの技術を用いて安全装置やその交換部品をオンデマンドで製造することにますます関心を示しています。例えば、香港理工大学の研究室は、病院職員に3Dプリント製のフェイスシールドを提供しました。イタリアのスタートアップ企業Isinnovaは、ミラノのFabLabと提携し、被災した北イタリアに人工呼吸器用の交換バルブを3Dプリントで提供しました。また、Materialiseの3Dプリント製ハンズフリードアオープナーのように、私たちの物理的な接触ニーズに適応する設計も発表しています。これらの交換部品と問題解決の例は、人命を救うための取り組みの良い出発点となります。

伝統的なハードウェア技術の一つ、縫製技術が急速に進化しています。AFP通信によると、世界的なマスク需要の高まりと世界保健機関（WHO）のガイドラインでその重要性が強調されたことを受け、チェコ共和国では医療従事者向けに使い捨てマスクが優先されているため、人々が自らマスクを縫製し始めています（再利用可能なマスクは細菌の問題を引き起こします）。Facebookグループ「チェコ共和国でマスクを縫う」は、チェコ共和国でこの問題に取り組み始めており、数千人の会員が家庭用ミシンを使っています。

オープンソースのハードウェアデバイスや機械プロジェクトも人気を集めています。まず、高精度かつ高性能なテストデバイスが存在します。次に、他に選択肢がない場合、せいぜいフィールドグレードと分類される医療機器も存在します。これらのプロジェクトについては、以下で詳しく説明します。

さらに詳しく知るため、シカゴに拠点を置くTapster Roboticsの創業者兼CEO、ジェイソン・ハギンズ氏に話を聞いた。同社は3Dプリンター、コンピュータ数値制御（CNC）加工、そしてArduinoなどのオープンソース・エレクトロニクスを用いてデスクトップロボットの設計・製造を行っている。ハギンズ氏は技術的な専門知識と産業的な能力の両方を備え、非常に影響力のある人物である。彼はこの戦いに会社のリソースを投入したいと考えている。

「基本的に、私たちは今、第二次世界大戦の動員時にあります。たとえ私が医師でなくても、ヒポクラテスの誓いは守るべきです。何をするにしても、事態を悪化させたくはありません」とハギンズ氏は説明し、「対策として、WHO事務局長のマイケル・ライアン博士は『完璧よりもスピード』と発言しました」と付け加えた。

おお！

この人物は感染症の蔓延に関する世界的な権威です。もしあなたが（どんな立場であっても）リーダーであれば、ぜひ覚えておいてください。そうでない方も、ぜひ覚えておいてください。

pic.twitter.com/bFogaekehM

— ジム・リチャーズ Sh🎙wgram (@JIMrichards1010) 2020年3月15日

ハギンズ氏はオンデマンド配信において豊富な経験を有しています。彼の尽力は、Healthcare.gov が当初の困難な立ち上げを経て事業を拡大する上で大きな役割を果たしました。また、業界標準のソフトウェアテストフレームワークである Selenium と Appium の開発にも携わっています。こうした経験を踏まえた彼のアドバイスは非常に貴重です。

私はまた、シアトルのタイソン法律事務所でスタートアップ企業や中小企業を専門とする弁護士、マーク・タイソン氏にも話を聞いた。彼は、変化の激しい業界でアジャイル企業と直接仕事をした経験を持つ。タイソン氏はこの問題全体について、次のように説明した。

善きサマリア人法は、緊急事態における援助提供の決定に対する責任からボランティア（すなわち「善きサマリア人」）を保護します。これらの法律の詳細は州によって異なりますが、共通の公共政策上の根拠、すなわち緊急事態において傍観者が他者を助けることを奨励するという根拠を共有しています。この根拠は、交通事故の被害者を負傷から救うといった従来の行為を超えて、より非伝統的な状況においても、こうした法律を適用することを正当化するものと捉えることができます。

この具体的な状況に関して、タイソン氏は次のように指摘しています。

メーカーは行動を起こす前に、弁護士に相談し、各州特有のリスク評価を実施することが賢明です。また、大規模な機関（病院や保険会社など）に契約を通じて潜在的な賠償責任リスクを引き受けるよう求める際には、慎重に行う必要があります。例えば、病院やその保険会社にメーカーの賠償責任を補償することに同意してもらうために、補償契約書を作成するなどです。

タイソンは、状況の緊急性と深刻さを理解しています。契約に基づく措置という選択肢を利用することは、必ずしも障害となるわけではありません。むしろ、大規模な導入を促進し、より迅速な変化の実現につながる可能性があります。それは、あなた、あるいはあなたの組織次第です。

最後に、使用中または開発中（そしてすぐに展開される可能性がある）プロジェクトを調べてみましょう。

コロナウイルス対策のためのオープンソースハードウェアプロジェクト7選

オープントロン

Opentronsのオープンソースラボ自動化プラットフォームは、オープンソースハードウェア、実績のあるラボ機器、消耗品、試薬、ワークステーションで構成されています。Opentronsは、注文から数日以内に1日最大2,400件の検査を自動化できる同社のシステムは、COVID-19検査のスケールアップに大きく貢献できると述べています。同社は7月1日までに100万検体の検査に対応できるよう拡張する予定です。

Opentrons ウェブサイトより。すべての権利は留保されています。

同社は既に連邦政府機関および地方自治体と協力し、緊急使用許可（ESA）に基づく臨床診断へのシステム利用の可否を検討している。OpentronsはApache 2.0ライセンスに基づいて公開されている。私がOpentronsについて初めて知ったのは、このプロジェクトに関わっている生物学者のクリスティン・エリス氏からだった。

チャイのオープンqPCR

ChaiのOpen qPCRデバイスは、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を用いて、ドアノブやエレベーターのボタンなどの表面に付着した綿棒を迅速に検査し、新型コロナウイルスの存在の有無を確認します。Apache 2.0ライセンスの下で提供されるこのオープンソースハードウェアは、低消費電力のBeagleBone Linuxコンピュータを使用しています。ChaiのOpen qPCRから提供されるデータは、公衆衛生、市民、そしてビジネスリーダーが、清掃、感染拡大防止、施設の閉鎖、接触者追跡、そして検査に関して、より情報に基づいた意思決定を行うことを可能にします。

オープンPCR

OpenPCRは、Chai Open qPCRの開発者であるJosh Perfetto氏とJessie Ho氏によって開発されたPCR検査キットです。以前のプロジェクトと比較すると、これはDIYオープンソースデバイスという側面が強いですが、環境試験を用いて野生コロナウイルスを特定するというユースケースは共通しています。プロジェクトページには、「これらの病原体を検出できる従来のリアルタイムPCRデバイスは通常3万ドル以上かかり、現場での使用には適していません」と記載されています。OpenPCRはユーザーが構築したツールキットであり、GPLv3.0ライセンスの下で共有されているため、このデバイスは分子診断へのアクセスを民主化することを目指しています。

OpenPCR ウェブサイトより。すべての権利は留保されています。

さらに、優れたオープンソース プロジェクトと同様に、派生プロジェクトも存在します。スイスの Gaudi Labs が開発した WildOpenPCR も GPLv3.0 ライセンスの下で公開されています。

ポケットPCR

Gaudi LabsのPocketPCRサーマルサイクラーは、小さな試験管内の液体の温度を上下させることで生物学的反応を活性化します。シンプルなUSB電源アダプターで電源を供給でき、デバイスに接続することも、単独で使用することもできます。コンピューターやスマートフォンに接続していないときは、プリセットパラメータを利用できます。

PocketPCR ウェブサイトより。すべての権利は留保されています。

この記事で紹介されている他のPCR製品と同様に、このデバイスはコロナウイルスの環境検査に役立つ可能性がありますが、プロジェクトページには明記されていません。PocketPCRはGPLv3.0ライセンスの下で公開されています。

オープンラング低資源人工呼吸器

低資源型オープンラング人工呼吸器は、バッグバルブマスク（BVM）（別名アンビューバッグ）を中核部品とする、迅速に展開可能な人工呼吸器です。アンビューバッグは大量生産され、認証を取得しており、小型で機構がシンプルで、侵襲性カテーテルやマスクと互換性があります。オープンラング人工呼吸器は、マイクロエレクトロニクスを用いて空気圧と流量を感知・制御し、半自律的に動作します。

オープンラング、GitLab

この初期のプロジェクトには、Colin Keogh、David Pollard、Connall Laverty、Gui Calavantiが率いる数百人の貢献者からなる大規模なチームが参加していました。このプロジェクトはGPLv3.0ライセンスの下で共有されていました。

パンデミック人工呼吸器

Pandemic ventilator は、DIY 人工呼吸器のプロトタイプです。RepRap プロジェクトと同様に、設計には一般的なハードウェア部品が使用されています。このプロジェクトは、ユーザー Panvent によって 10 年以上前に Instructables にアップロードされ、6 つの主要な製作ステップで構成されています。このプロジェクトは、CC BY-NC-SA ライセンスの下で公開されています。

自宅で折り紙

Folding at Homeは、タンパク質の折り畳みプロセスや様々な疾患に関連するタンパク質の運動など、タンパク質のダイナミクスをシミュレートする分散コンピューティングプロジェクトです。これは、家庭用コンピュータを用いてデコード計算を実行する、現在は終了しているSETI@Homeプロジェクトと同様に、市民科学者、研究者、ボランティアを対象としています。強力なコンピュータハードウェアをお持ちで、技術に精通した方であれば、このプロジェクトはまさにうってつけです。

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ヴィンセント・ヴォルツ、CC BY-SA 3.0

Folding at Homeプロジェクトは、マルコフ状態モデル（上記参照）を用いて、タンパク質がとり得る形状とフォールディング経路をモデル化し、新たな治療の可能性を探るものです。このプロジェクトの詳細については、ワシントン大学の生物物理学者グレッグ・ボウマン氏による「仕組みと効果」という投稿をご覧ください。

このプロジェクトには、香港、クロアチア、スウェーデン、米国を含む多くの国と地域の学術研究室、貢献者、そしてコンソーシアムの企業スポンサーが参加しています。このプロジェクトは、GPLとプロプライエタリライセンスを組み合わせたハイブリッドライセンスの下でGitHub上で共有されており、Windows、macOS、そしてDebian、Ubuntu、Mint、RHEL、CentOS、FedoraなどのGNU/Linuxシステムで利用可能です。

他にも興味深いプロジェクトが多数

これらのプロジェクトは、オープンソースハードウェア分野におけるCOVID-19への対応や治療に向けた取り組みのほんの一部に過ぎません。この記事の調査中に、他にも調査する価値のあるプロジェクトを発見しました。例えば、以下のようなプロジェクトです。

• コロナウイルス技術ハンドブックでは、オープンソースの人工呼吸器、酸素濃縮器、その他の関連技術を紹介しています。
• ProjectOpenAirの役立つプロジェクト
• Hackaday でのオープンソース人工呼吸器ハッカソン
• ジョンズ・ホプキンス大学救急医療研修医ジュリアン・ボッタによるシンプルなオープンソース人工呼吸器の仕様
• コロナウイルスに関連したフィッシング、マルウェア、ランダムソフトウェアが増加している、とシャノン・モースが報じている。
• 低価格のCPAPブロワーを基本的な人工呼吸器に改造する（jcl5m1）
• AIREフォーラムにおけるオープンソースの人工呼吸器とファンに関する議論（スペイン語）
• COVID-19向けオープンソース医療用ハードウェアに関する具体的な質問（Elsevier HardwareXより）

これらのプロジェクトは世界中に展開しており、ウイルスは国境を無視するため、このような国際的な協力こそがまさに私たちが必要としているものです。COVID-19のパンデミックは、各国に様々な形で、様々な時期に影響を及ぼしているため、分散型のアプローチが必要です。

同僚のスティーブン・アバディと私がOSHdata 2020レポートで述べたように、オープンソースハードウェア運動は世界的なムーブメントです。この認定プログラムに参加している個人や組織は、地球のあらゆる半球にわたる35の国と地域に広がっています。

世界中のオープンソースハードウェア開発者との対話にご興味をお持ちの方は、Open Source Hardware SummitのDiscordサーバーにご参加いただき、専用チャンネルを通してCOVID-19に関する議論にご参加ください。ロボット工学の専門家、デザイナー、アーティスト、ファームウェアおよび機械エンジニア、学生、研究者など、私たちと共にこの戦いに挑む方々が集まります。会場でお会いできるのを楽しみにしています。