Phần cứng Y tế nguồn mở trong đại dịch Covid-19

Trên toàn cầu, bằng nhiều cách khác nhau, mọi người đang cố gắng giúp lấp đi khoảng trống cung ứng vật tư, thiết bị y tế do dịch Covid-19 gây ra qua phần cứng y tế nguồn mở.

PPH có thể cung cấp luồng không khí được lọc một cách vừa đủ cho người mang mà không lo nhiễm virus qua đường thở. Nguồn: NB.

Do đó, người ta có thể thấy những câu chuyện thú vị ít ai ngờ đến: những tấm chắn che mặt của các kỹ sư in 3D trong tầng hầm của họ, những người có sở thích tự may khẩu trang và các nhà thiết kế thời trang tự làm các áo choàng bảo vệ cá nhân. Đây là cách thích ứng mang tính đổi mới sáng tạo mang tính toàn cầu của con người. Nhưng đây cũng chỉ là những ví dụ rất nhỏ về những thích ứng của con người. Điều đáng nói hơn là những hành vi tự bảo vệ của con người trong bối cảnh đại dịch đã được một nguồn hỗ trợ mới tiếp sức, đó là phần cứng y tế nguồn mở – các bản thiết kế của những thiết bị được cấp phép mở sao cho chúng có thể được sửa đổi, tạo lập, và sử dụng không hạn chế.

Vì sao phần cứng y tế nguồn mở lại quan trọng?

Ngày nay, phần cứng y tế nguồn mở không còn là điều mới mẻ nữa. Trên thực tế, nó từng là công cụ cung cấp các thiết bị y tế và trang bị cho các nhân viên và các cơ sở y tế thiếu thốn nguồn cung thiết bị, vật tư nhiều năm – một nhu cầu còn có trước cả đại dịch Covid-19. Ví dụ, theo sau dịch H1N1, các giáo sư y học ở Đại học Swansea đã xuất bản các chỉ dẫn nguồn mở cho thiết kế một loại quạt cấp cứu chi phí thấp.

Trong một báo cáo năm 2010, Tổ chức Y tế Thế giới WHO (World Health Organization) đã nêu, “Nghiên cứu này đang tạo ra sự tiến bộ nhanh trong phát triển các công nghệ y tế phức tạp bởi dù đã có tiến bộ theo cách này thì đa số dân cư của thế giới vẫn ít hoặc không có khả năng truy cập tới những đổi mới sáng tạo về công nghệ đó”. Đặc biệt, WHO đã nhấn mạnh đến tính sẵn sàng của các thiết bị y tế, đáp ứng hiệu quả các nhu cầu y tế công cộng tại nhiều vùng trên thế giới và chỉ ra thực trạng là “70% đến 90% số thiết bị y tế được tài trợ cho những khu vực đang phát triển lâm vào cảnh không hoạt động như dự kiến”. Có 4 thành phần quan trọng để sửa sai sự “không phù hợp” là tính sẵn sàng, khả năng truy cập, tính thích hợp, và khả năng phù hợp về giá thành – đây sẽ là điểm mấu chốt để phần cứng y tế nguồn mở phát huy tác dụng, như TS. Gerrit Niezen đã giải thích trong một bài báo nghiên cứu trong năm 2016:

“Làm cho thiết kế phần cứng sẵn sàng theo một giấy phép nguồn mở cho phép bất kỳ ai cải tiến và đóng góp cho thiết kế của thiết bị, dẫn tới sự đổi mới sáng tạo rất nhanh so với các phương pháp truyền thống. Nó cũng xúc tác cho thiết kế sẽ được sửa đổi cho bất kỳ sử dụng đặc thù nào, và làm cho các thiết bị dễ dàng sửa chữa… Đây là tiềm năng lớn để làm cho các thiết bị y tế truy cập được nhiều hơn ở thế giới đang phát triển, nơi các thiết bị cũng có thể được thiết kế như là nguồn mở và được xây dựng cho các trường hợp điển hình đặc thù, thay vì phải phụ thuộc vào trang thiết bị tài trợ”.

Một ví dụ dễ thấy về thiết bị y tế “không phù hợp” là chi phí của ống nghe chẩn bệnh quá cao với khả năng chi trả của những nơi cần nó. Là một trong những công cụ quan trọng nhất cho các nhân viên y tế, các ống nghe chẩn bệnh trên thị trường có giá thành khoảng 90 USD cho tới 200 USD, do đó hầu như các khu vực nghèo khó có thể bỏ tiền ra mua. Khi làm việc ở Gaza, TS. Tarek Loubani một bác sĩ phòng cấp cứu ở Canada và là người nhận Học bổng Bassel Khartabil năm 2020, mới phát hiện ra vấn đề này nên quyết định tạo ra một thiết kế nguồn mở cho ống nghe chẩn bệnh vào năm 2018 để những nơi cần nó có thể in 3D được với giá thành chỉ khoảng 3 USD. Thông qua dự án thiện nguyện mang tên Glia, TS. Loubani tập trung vào các thiết kế nguồn mở cho các ống nghe chẩn bệnh, các thiết bị ép máu đông và ống khám tai để tạo điều kiện cho bất kỳ ai có nhu cầu đều có thể tự chế tạo trên máy in 3D. Không chỉ tạo ra các thiết kế mở, ông và cộng sự còn huấn luyện mọi người trong các vùng đất nghèo, ít nguồn lực đầu tư, đặc biệt là những nơi có xung đột, ít có điều kiện đón nhận các thiết bị y tế từ bên ngoài để họ có thể sử dụng các máy in 3D, qua đó có được các thiết bị y tế cần thiết. “Dự án Glia là dự án đầu tiên và trước nhất về sự tự chủ trong thiết bị y tế”, TS. Loubani đã giải thích trong một cuộc phỏng vấn năm 2009.

Đó là những tiền đề quan trọng để gần đây, ứng phó với đại dịch, Glia đã xoay qua việc chế tạo các mặt nạ cho các nhân viên y tế Canada. “Đó từng là lời hứa của tôi đối với các đồng nghiệp của tôi”, TS. Loubani nói với CBC, “Và điều đó cũng là lời hứa của tôi đối với tất cả các nhân viên y tế ở Canada”.

Tạo phần cứng y tế nguồn mở trong đại dịch Covid-19

TS. Loubani không đơn độc trong việc sử dụng phần cứng nguồn mở để làm giảm bớt tình trạng thiếu trang thiết bị và cung ứng y tế do Covid-19. Nhóm Thiết kế hữu dụng (Helpful Engineering Group) trên Slack đã đón nhận được sự đóng góp ý tưởng từ cộng đồng hàng ngàn kỹ sư về các thiết bị và công cụ y tế, và nhóm trên facebook các nhà cung ứng Y tế Covid-19 Nguồn mở – OSCMS (Open Source Covid-19 Medical Supplies) có hơn 50.000 thành viên đang làm điều y hệt. Bên cạnh những nỗ lực có phần hơi đặc biệt và được tổ chức lỏng lẻo là những sáng kiến từ các cơ sở và các phòng thí nghiệm nghiên cứu, như dự án Quạt cấp cứu của MIT – E-Vent (MIT Emergency Ventilator) và Sáng kiến Chỉ một Phòng thí nghiệm khổng lồ cho OpenCovid19 (Just One Giant Lab OpenCovid19 Initiative).

Đại dịch Covid-19 khiến nhiều nơi điêu đứng vì thiếu thiết bị y tế.  

Vậy quy trình chế tạo là gì?

Quy trình xác định thiết kế và chế tạo phần cứng nguồn mở cho một sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như sự phức tạp của thiết kế, các yêu cầu về an toàn, các nhu cầu phân phối, .v.v. “Điều quan trọng nhất là kiểm thử các thiết kế, tối ưu hóa, tùy biến thích nghi thiết kế đó cho phù hợp với các điều kiện sẵn có của từng địa phương, sau đó là việc thực hiện một quy trình kiểm thử chặt chẽ với những người làm công tác chuyên môn ở các bệnh viện. Nếu nó hoạt động đúng như thiết kế và đáp ứng được mong đợi thì có nghĩa là bạn thành công”, André Rocha, trợ lý giáo sư Escola Superior de Educação de Lisboa, đồng điều phối FabLab Benfica, và là một thành viên tích cực của cộng đồng mở CC Bồ Đào Nha, nói.

Trong một số trường hợp, một khi thiết kế nguồn mở được tạo ra trong nội bộ, hoặc ở đâu đó được xác định, thì quy trình chế tạo có thể là khá nhanh chóng.
Ví dụ, tấm che mặt – một thành phần quan trọng của thiết bị bảo vệ cá nhân – PPE (Personal Protection Equipment) – rất có khả năng “chế tạo được”, nghĩa là ngụ ý người ta có thể dễ để thiết kế và chế tạo trên máy in 3D trong khoảng thời gian từ 20 phút cho tới một tiếng đồng hồ. Do nhu cầu về tấm che mặt này tăng vọt trong thời kỳ “nóng” của đại dịch nên có nhiều người sử dụng các thiết kế nguồn mở để chế tạo và phân phối chúng cho các nhân viên y tế. Ông Darrell Currington, người quản lý Trung tâm tạo Mẫu Nhanh ở Đại học OCAD ở Toronto, Canada cũng là một trong những người như vậy: “Chúng tôi đã và đang tích cực sản xuất các tấm che được in 3D được sử dụng để làm các tấm che mặt cho các nhân viên y tế trong các bệnh viện, những người phải đối mặt với nhiều rủi ro nhất. Do trường đại học nơi đặt trung tâm của chúng tôi đã đóng cửa, nên chúng tôi không thể làm theo cách làm cũ nữa, nguồn mở đã trở thành giải pháp tốt nhất chúng tôi có, thiết kế những trang thiết bị cần thiết nhất và cung cấp nó đầu tiên cho các nhân viên, sau mở rộng đối tượng sử dụng ra”.

Dù in 3D là cách thức nhanh và chi phí thấp để tạo ra các thành phần thiết bị bảo vệ cá nhân nhưng cũng có những cách tốt hơn là sử dụng các công nghệ khác như cắt bằng lazer để chế tạo các thiết bị tin cậy và hiệu quả hơn – điều này đặc biệt đúng cho các thiết bị phức tạp hơn như mũ áp lực – PPH (Positive Pressure Helmet). PPH có thể cung cấp luồng không khí được lọc một cách vừa đủ cho người mang có thể hít thở một cách bình thường mà không lo nhiễm virus qua đường thở. Những chiếc mũ đặc biệt này đã được sử dụng trong các bệnh viện, nơi tràn nhập những bệnh nhân Covid-19, ví dụ như ở Ý, Anh, Tây Ban Nha… Thiết kế của mũ cho phép người mang có thể tự nới lỏng áp suất không khí lên các quạt khí, ngăn người ốm khỏi rơi vào cảnh hít phải không khí ô nhiễm trong các bệnh viện chật cứng người. Quy trình thiết kế và chế tạo mũ PPH phức tạp hơn nhiều so với tấm che mặt, do đó nó đòi hỏi sự cộng tác chặt chẽ hơn giữa các chuyên gia công nghệ và các chuyên gia y tế, nhiều nguyên liệu hơn, và đòi hỏi quá trình kiểm thử nhiều hơn để đảm bảo phần cứng đó thực sự an toàn và đáng tin cậy trước khi mở thiết kế của nó cho cộng đồng sử dụng. 

Mở như thế nào để hữu dụng?

Một lần nữa, nhu cầu cần có các thiết bị y tế lại phụ thuộc vào bối cảnh dịch bệnh và khả năng của từng vùng. Trong một vài trường hợp, những ‘đơn đặt hàng’ qua kênh chính thức của chính phủ, các nhà quản lý ngành y, tuy nhiên rất nhiều trường hợp khác, nhiều “đơn đặt hàng” không qua kênh chính thức và được phân phối truyền tay qua các nhóm tình nguyện nhỏ hoặc các cá nhân, ví dụ như nhóm Coronavirus Makers ở Madrid, Tây Ban Nha. Nhóm nghiên cứu của André ở Lisbon, Bồ Đào Nha nhận các yêu cầu cung ứng PPE từ các nhân viên y tế địa phương. “Tất cả sự trợ giúp và yêu cầu đó là không chính thức”, ông giải thích, “Chúng tôi [những người tình nguyện] trao đổi từ xa hầu như mỗi ngày để chuẩn bị cho những cấp phát thiết bị vào ngày hôm sau cho những nơi cần chúng như các bệnh viện, các đồn cảnh sát…”.

Không may, những nỗ lực của các nhóm tình nguyện và các cá nhân lại ở cùng cảnh ngộ là hạn chế về con người và kinh phí – vì thế, họ không có khả năng mở rộng phạm vi hoạt động của mình. André hy vọng vượt qua được thách thức bằng “việc phát triển các thiết kế mở in 3D để có thể phân phối vài ngàn [tấm che mặt] trong một vài giờ”. Bên cạnh đó, để giúp các nơi có thể không có sẵn nguyên liệu cần thiết cho quá trình in 3D này, ông cho rằng “cần tạo ra các phiên bản khác nhau cho nhiều loại nguyên liệu độ dày khác nhau và các quy trình khác nhau phù hợp với hoàn cảnh”.

Các thành viên tham gia Sáng kiến Chỉ một Phòng thí nghiệm khổng lồ mở Covid-19 (Just One Giant Lab OpenCovid19 Initiative).

Các thiết bị đó có đủ an toàn?

Trong bối cảnh đại dịch, bức tranh phần cứng y tế nguồn mở mang nhiều màu sắc với nhiều loại thiết kế khác nhau, có thể điều này khiến người ta phải bối rối là liệu thiết kế mở nào là an toàn và tin cậy. Có lẽ không thể phớt lờ được yếu tố quan trọng này, dù đang ở tình trạng khẩn cấp đi nữa. Thật may là nhiều thiết kế đạt được yếu tố này, ví dụ các thiết bị do Dự án Glia phát triển đã được Bộ Y tế Canada phê chuẩn. Tuy nhiên, không phải thiết kế nào cũng được như vậy bởi chúng phải trải qua một quy trình phê chuẩn mất nhiều thời gian.

Đây là rào cản mà các nhà phát triển công nghệ phải chú ý và không nên bỏ qua. Mọi người nên nhớ, ở nhiều quốc gia, thông tin và các quy định về an toàn xung quanh các thiết bị y tế cũng đều công khai và nên được tuân thủ. Ví dụ, Cơ quan Thuốc Liên bang Mỹ (FDA) liệt kê các tiêu chuẩn pháp lý cho một loạt các thiết bị trên website của họ, và để đối phó Covid-19, họ đã kiểm định thông tin đặc thù về các loại quạt và mũ.

Vì thế, trước hết cần cẩn trọng để đảm bảo các sản phẩm của họ là an toàn. Nhưng làm thế nào? André nhấn mạnh, “Tôi nghĩ mức cơ bản nhất để kiểm thử các giải pháp thiết kế của mình với sự tham gia của những nhà chuyên môn của ngành y địa phương. Mọi điều nên được những người chuyên nghiệp thẩm định Một vấn đề khác phải cực kỳ thận trọng trong thiết kế, chế tạo, đặc biệt với các dự án phức tạp thì sự tham gia của chuyên gia ngành y là cần thiết”. Nhóm của Darrell, ví dụ đã tới kiểm chứng hiệu quả thiết kế các tấm che mặt tại Bệnh viện Michael Garron ở Toronto trước khi mở các thiết kế. “Bệnh viện đã làm việc với nhà thiết kế tên là Shawn Lim, họ đã kiểm thử thiết kế này, và đã thấy có thể vệ sinh tấm che và an toàn để sử dụng trong bệnh viện”, Darrell giải thích, “Sau đó, chúng tôi đã đăng thiết kế lên trang web và hỏi ai có máy in phù hợp để đóng góp vào dự án. v.v. Kết quả là trong một buổi tối đã nhận được sự hưởng ứng để bước đầu có được gần 1.000 chiếc sẵn sàng mang tới tại bệnh viện vào ngày hôm sau”.

Có thể tìm kiếm các sáng kiến và thiết kế nguồn mở ở đâu?

Có hàng trăm, nếu không nói là hàng ngàn, các sáng kiến phần cứng nguồn mở khác nhau người ta có thể đóng góp và ngược lại có thể sử dụng thiết kế. Hiện tại có vài “kho” đáng tin cậy, bao gồm Appropedia, Wikifactory, và “Evaluation of Open Source Ventilators” của Public Invention, cũng như các nhóm thiết kế công nghệ như Helpful Engineering Group về cung cấp thiết bị y tế nguồn mở Covid-19 (OSCMS) trên Facebook. Just One Giant Lab (JOGL) cũng đã khởi xướng vài dự án theo Sáng kiến OpenCovid19 của họ. Cũng có nhiều sáng kiến và thiết kế đặc thù quốc gia hơn, như Breath4Life (Bỉ), Un Respiro (Argentina), Fast Jungle Face Shield (Panama), Make4Covid (Mỹ), VentilAid (Balan), Open Source Ventilator (Ireland), OxyGen (Tây Ban Nha), Open Source Against Covid -19 (Bỉ).
Theo André, môi trường mở vẫn còn khá hỗn loạn, trong đó thường để “lọt lưới” những sáng kiến và thiết kế “hớt tay trên” từ các sáng kiến đang phát triển các thiết kế mới qua những cộng tác chính thức giữa các trường đại học, các công ty, và các trung tâm nghiên cứu. “Thực sự rất khó để phân biệt được bản chất tự nhiên của các sáng kiến”, ông thừa nhận. “Chúng tôi không luôn biết được liệu chúng có là những thiết kế nguồn mở sẵn sàng hay không”.

Để tránh các vấn đề về sở hữu trí tuệ (IP), và làm rõ các kết quả của các cộng tác đó là nguồn mở, Creative Commons đang thúc giục các cá nhân, công ty, và các cơ sở nghiên cứu áp dụng một giấy phép nguồn mở hoặc dấu hiệu Cam kết Covid Mở (Open Covid Pledge) – nó trao quyền truy cập công khai, tạm thời cho các quyền IP để hỗ trợ giải quyết khủng hoảng Covid-19, loại bỏ các rào cản tới tri thức và các phát minh để có thể cứu được nhiều cuộc sống và hạn chế thiệt hại trong hiện tại.

Điều gì tiếp theo?
Tình hình hiện nay không lý tưởng cho phát triển nguồn mở. Sự bùng nổ các phần cứng thiết bị y tế nguồn mở chỉ trong một vài tháng trong bối cảnh đại dịch là chính kết quả trực tiếp của việc thiếu hụt nghiêm trọng nguồn cung thiết bị y tế trên khắp thế giới – và thật không may, các nỗ lực hiện nay dù hiệu quả đối với những vùng thiếu nguồn lực, thiếu khả năng quản lý nhưng lại rơi vào cảnh khó mở rộng phạm vi. 
Không thể đoán trước được điều gì sẽ xảy ra cho tất cả phần cứng nguồn mở được phát triển liên quan tới Covid-19. Các thiết kế đó liệu sẽ trở thành các lựa chọn thay thế hợp pháp cho những ai thấy trên thị trường một khi đại dịch qua đi? Liệu chúng có được sử dụng để sửa lỗi “không phù hợp” cho các thiết bị y tế trên toàn cầu? Hay liệu chúng chỉ đơn giản được đại diện cho các các kho lưu trữ lịch sử kỹ thuật số? Có các câu hỏi quan trọng sẽ cần được kiểm nghiệm trong các tháng sắp tới.
Còn bây giờ, hãy làm việc.□