新冠疫情期间，世界各地的医院和医护人员都面临医疗用品和个人防护装备短缺。
工程师开始为资源匮乏的社区开发解决方案。
改造服装和开发廉价卫生方法，是应运而生的“节俭设计”创新之一。
2020年4月，随着新冠疫情蔓延至非洲，Msandeni Chiume Kayuni博士发现自己身处供应危机之中。她是马拉维利隆圭卡穆祖中央医院儿科主任，她的团队严重缺乏N95口罩和普通医用外科口罩。护士和医生正在罢工。
她在接受采访时告诉我们：“医院有员工放下了手头的工作，因为他们觉得无法在安全的环境中执业。”
人们开始发挥创造力。由于买不起价格高出三倍的合适防护服，马拉维团队从当地市场购买雨衣作为个人防护装备。与一次性防护服不同，雨衣很容易用漂白剂消毒并重复使用。
在全球范围内，基本个人防护装备、诊断检测用品以及救治新冠重症患者所需设备的供应链不堪重负，医务人员因而随机应变，工程师也几乎一夜之间开始开发解决方案。工程专业学生利用大学创客空间，发明并生产新技术——面罩、自动洗手站、诊断检测设备和呼吸支持设备——帮助医护人员安全、有效地提供护理。
作为在美国和马拉维从事工程工作、致力于为资源匮乏社区开发有效且价格可负担的医疗器械的工程师，我们经常实践并教授这种被称为“节俭设计”的应变能力。
点亮希望
医务人员将原本设计为一次性使用的现有N95口罩重复使用数周甚至数月，因此需要创新的消毒方法，包括加热器、气体灭菌器和紫外线。
UVC——短波紫外线——可杀死或灭活病毒，包括导致新冠肺炎的病毒SARS-CoV-2。疫情期间，科学家在医院空置房间内设置UVC系统，为口罩消毒。
内布拉斯加大学医学中心在一个房间内安装了UVC灯塔，并在墙壁上覆盖反光箔，以最大限度提高UVC光照剂量。脏口罩夹在横跨UVC房间、成排拉起的晾衣绳上。房间外的操作员启动灯光，室内的探测器则确保口罩接受了足以杀灭病毒的光照剂量。口罩可以消毒并多次重复使用，而不会损坏其完整性。
休斯敦、马拉维和坦桑尼亚的工程师携手合作，将室内UVC消毒系统的成本降至800美元以下，目前马拉维和坦桑尼亚的医院已安装了多个系统。其他地方的工程师建造了消毒站，他们改造了通常用于培养细胞的培养罩中的紫外灯，或重新利用水族箱消毒器中的紫外灯。
个人防护装备的本地创新
世界各地的工程专业学生利用配备3D打印机和激光切割机的大学新型创客空间，迅速将新设计的个人防护装备投入本地大规模生产。马拉维的两所工程院校——马拉维理工学院和马拉维科技大学——以及坦桑尼亚达累斯萨拉姆理工学院的学生和教职员工，改编了开源设计来生产面罩。他们与合作医院的临床医生磋商，在只使用本地可获得材料的前提下，提升面罩的舒适性和安全性。
包括联合国儿童基金会和联合国开发计划署在内的发展组织订购了8,000多个面罩，这些面罩在当地生产并交付给了周边医院。
重新思考诊断设计
疫情初期，诊断实验室无法获得开展新冠检测所需的关键用品。2020年初，大型医院和公共卫生系统难以获得拭子、样本管、试剂和设备，无法满足检测需求的增长。
最早推出的新冠检测依赖于聚合酶链式反应，即PCR。这种方法能将样本中的病毒RNA扩增至可检测水平。该检测方法需要专用试剂和设备来分离病毒RNA、将其转化为DNA，并启动扩增过程。
由于PCR检测复杂且检测试剂稀缺，美国国立卫生研究院向RADx项目投入了15亿美元，以推动创新者开发新颖、价格可负担的诊断检测方法。许多创新检测方法已获得美国食品药品监督管理局的紧急使用授权，如今已在世界各地投入使用。
例如，哈佛大学的研究人员采用简单的恒温反应扩增病毒RNA，省去了PCR所需的许多步骤和试剂，并缩短了检测时间。斯坦福大学的研究人员改造了玩具手电筒内部的机械结构，制成了无需电力的简易离心机，帮助在缺乏电力和其他实验室基础设施的地区开展这项新型新冠检测。
补充呼吸机供应
为应对去年疫情最初几个月的全球呼吸机短缺，工程师设计了简单装置，以提供临时呼吸支持。两套系统的开源设计方案已在网上发布：其中一套由麻省理工学院应急呼吸机项目设计，另一套由莱斯大学的学生和教职员工设计。
全球氧气短缺迫使资源匮乏国家的许多医疗服务提供者转而依赖机械通气。这些国家的呼吸机也供不应求，部分原因是美国呼吸机捐赠计划出了问题。
马拉维科技大学的学生和教职员工开发了一套与麻省理工学院和莱斯大学呼吸机类似的系统，可以用马拉维当地可获得的材料组装。马拉维理工学院的学生与当地医生合作，开发了一款功能更丰富的呼吸机。
卫生创新
公共卫生官员强调，洗手与保持社交距离、佩戴口罩对于遏制新冠疫情持续传播具有重要作用。然而，在许多资源匮乏的地区，学校甚至一些医院都没有自来水和水槽，学生和患者无法经常洗手。
为此，马拉维理工学院工程专业学生Brenald Dzonzi设计了一座免接触洗手站。用户站在洗手站前时，预先装满的容器会自动提供少量肥皂和水。该系统由本地材料制成，目前已安装在当地一家医院。最多可供2,000名患者安全洗手，之后才需要补充容器。
Dzonzi获得了联合国儿童基金会青年挑战奖，以资助洗手站的后续开发。
优雅且可持续的设计
如果设备不适合某种环境，例如无法耐受炎热、多尘的条件，最终就会被丢弃在设备坟场里，无人受益。相比之下，成功实施的节俭设计兼具可持续性，并适用于资源匮乏的环境。
这种优雅设计的一个例子是FoldScope，这是一种低成本纸质显微镜，用于改善资源匮乏地区的医疗诊断和科学教育。其他例子包括用于治疗新生儿黄疸的LED光疗灯，以及低成本持续气道正压通气设备，为资源匮乏地区医疗机构中的早产儿和患病新生儿提供呼吸支持。
为推广节俭设计，世界各地的大学正在改变工程教学方式——聚焦节俭设计，并鼓励Dzonzi这样的学生发明能够解决实际问题的方案。尽管疫情引发了全球对节俭设计的需求，但这种实践在更广泛的层面上也很重要：它有助于缩小资源丰富与资源匮乏社区之间的医疗差距，并将医疗服务带给服务不足的社区。
