במבט בוחן על מברשת שיניים חשמלית טיפוסית נראה שלמרות העיצוב המרשים אין שם "מדע טילים". אולם כאן תמצאו בכל זאת כמה טכנולוגיות מעניינות וסיפורים מאלפים על חדשנות ויצירתיות במקומות בלתי צפויים.

הרכיב המרכזי במברשת השיניים הוא מנוע חשמלי, שנועד להניע את הזיפים במהירות גבוהה ולשפר בכך את איכות הצחצוח. המנוע החשמלי בשיטת סליל נע הודגם לראשונה עוד בשנת 1821 על ידי הפיזיקאי מיכאל פאראדי [1]. זהו מתקן פשוט למדי המבוסס על סליל חשמלי שנע בין שני הקטבים של מגנט קבוע. כשזורם זרם בסליל הוא מתמגנט ונמשך לכיוון אחד הקטבים. כשהוא מגיע קרוב לקוטב מתחלף כיוון הזרם ואיתו מתחלף גם כיוון המִגנוט, ולכן הסליל ינוע כעת לכיוון הקוטב השני, וכך נוצרת תנועה סיבובית רציפה.

מנועים כאלו נמצאים בכל מקום, אפילו בצעצועים הזולים ביותר. אחד מהם הוא צעצוע בשם "ספין פופ", שפותח בארצות הברית ב-1985 [2]. בצעצוע זה משחילים סוכריה-על-מקל לתוך מתקן בצורת צינור המחובר למנוע. כאשר מפעילים את המנוע הסוכרייה מסתובבת, וכך אין צורך לסובב את הסוכרייה באופן ידני כשהיא בתוך הפה. את הרעיון היצירתי הגו שני זוגות ידידים אמריקאים בשיחת סלון, והוא הביא כסף רב לממציאים ולבעל החברה שייצרה את הצעצוע, ששמו ג'ון אושר.

נחזור למברשת השיניים החשמלית: המנוע החשמלי מחובר לממסר שממיר את סיבובי המנוע לתנועה סיבובית אִטית יותר, לעתים תוך המרת כיוון, כך שפעם מסתובבת המברשת בכיוון השעון ופעם בכיוון השני, מה שאמור לדעת המפתחים לשפר את איכות הצחצוח. אל המכלול הזה משחילים את הראש בעל זיפי המברשת.

אחת הסוגיות המעניינות בתכנון המברשת היא כיצד לספק חשמל למנוע. חיבור ישיר לשקע החשמל בחדר האמבטיה אינו מתאים מבחינה בטיחותית, ולכן משתמשים בסוללות. השיטה הנפוצה בימינו היא סוללה שנטענת באמצעות טעינה אִינְדּוּקְטִיבִית - "טעינה אלחוטית". המטען שמחובר לזרם החשמל הביתי מכיל סליל חשמלי, והמברשת החשמלית שיושבת עליו מכילה גם היא סליל דומה. אמנם אין חיבור פיזי בין הסלילים הללו, אולם זרימת החשמל בסליל של המטען גורמת באמצעות השראה אלקטרומגנטית  [3] לזרימה בסליל של המברשת, וכך נטענת הסוללה. בשיטה זו ניתן לבנות את המברשת כך שהחלקים החשמליים יהיו אטומים לחלוטין למניעת נזקי מים. שיטת טעינה יצירתית זו פותחה במברשת חשמלית כבר בשנת 1960 על ידי ג'נרל אלקטריק, אך לא זכתה להצלחה כיוון שהקדימה את זמנה: כיום הרבה מכשירים, למשל טלפונים ושעונים, משתמשים בטעינה אינדוקטיבית.

בשנת 1987 הופיעה מברשת השיניים הראשונה בעלת התנועה הסיבובית בחנויות, ונראה היה שאין הרבה מה לחדש. אולם בתקופה זו חיפש היזם ג'ון אושר, שמכר כבר את חלקו בחברת "ספין פופ" ועבר מאז הרבה גלגולים, הזדמנות לפיתוח מוצרים חדשים. הוא מספר שהוא וחבריו אספו בחנות כמאה רעיונות ודירגו אותם, ובראש הטבלה עמדה טכנולוגיית מברשת השיניים החשמלית. אמנם כאמור היו כבר בחנויות מברשות שיניים חשמליות, אולם הן השתייכו לקטגוריה יוקרתית ("מוצר פרימיום") ועלו כ-80 דולר. אושר ועמיתיו נזכרו ש"ספין פופ" כלל מנוע פשוט ונמכר בארבעה דולר, והחליטו לבנות מברשת שיניים חשמלית שתעלה רק כשישה דולר, וכך תקרוץ לקהל הרחב. במוצר שפיתחו, "SpinBrush”, נעשה שימוש במנוע פשוט וחסכוני, בגוף פשוט ובסוללה סטנדרטית שאמורה להחזיק כשלושה חודשים, אבל ללא אפשרות לטעינה, וכך הוזילו את עלויות הייצור. 

מרתק לצלול לפרטים (לעשות "zoom-in") וללמוד כיצד דרישות השוק הביאו את המפתחים למצוא פתרונות יצירתיים. למשל, כדי לשכנע את הלקוחות לא לפחד מהטכנולוגיה החדשה הכילה המברשת גם זיפים רגילים וגם כאלו שנעים, והצורה שעוצבה הזכירה מברשת שיניים רגילה. בגימיק מעניין, שזכור לי אישית משיטוט בחנויות בארה"ב, הוסיפו המתכננים למברשת גם כפתור הפעלה קדמי, שיש להחזיק אותו לחוץ כדי שהיא תפעל, בנוסף למפסק הפעלה רגיל (on/off). מדוע? מתברר שהתכנון יועד לגימיק שיווקי: כאשר המוצר היה ארוז באריזת פלסטיק שקופה והונח על מדף בחנות ניתן היה ללחוץ על כפתור ההפעלה ("try-me"), ולהיווכח שהטכנולוגיה עובדת ואיננה מפחידה. 

הטכנולוגיה, המחיר והמיצוב עשו את שלהם, והמוצר הפך להצלחה מסחררת. בהמשך הוא נמכר לחברת פרוקטר אנד גמבל בכמעט חצי מיליארד דולר. סיפור ההצלחה התפרסם ונחקר לעומק [3]. בספרו על פיצוח קוד היצירתיות [4] מספר פרופ' שלמה מיטל, שראיין את ג'ון אושר על לקחים שניתן לקחת מהסיפור ומדומים לו: ראשית, התמקדו במוצר שלכם ("zoom in"), אחר כך התבוננו החוצה ("zoom-out") כדי למצוא הזדמנויות חדשות, ואז עשו שוב "zoom-in" כדי ליישם את הרעיון. 

ניתן לראות שגם כיום, בתקופת הקורונה, הרבה מפתחים עשו "zoom-out" ובאו עם רעיונות חדשניים ליישם את מה שפיתחו בעבר בתחומים אחרים, לצורך המאבק במגֵפה. 

כיום מנסות החברות המובילות בתחום מברשות השיניים החשמליות ליצור גימיקים חדשים כדי לעודד מכירות, כמו לדוגמה מברשת עם חיבור לבלוטות'. לצורך זה נדרשים המהנדסים לגלות סוג שונה של יצירתיות, ולהמציא שימושיות משכנעת לטכנולוגיה, כמו למשל אפליקציה שתיתן ציון לאיכות הצחצוח. שיפור טכנולוגי אחר שנעשה בשנים האחרונות הוא הגברת מהירות סיבוב המברשת, כולל שימוש במברשות אולטראסוניות.

לסיכום, ראינו סוגים שונים של יצירתיות וחדשנות. נראה שחשיפה לנושאים אלו דרך ניתוח דוגמאות מעולם ההנדסה והמדע יכולה לתת לרבים מאיתנו השראה. אז נשמח לשמוע מכם רעיונות ולפרסם עוד פוסטים בנושא.

הערות והרחבות:

[1] מייקל פאראדיי 

[2] על ספין פופ

[3] השראה אלקטרומגנטית

 [4] ספר "Innovate Your Innovation Process"