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研究員紹介
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森 有一 Yuichi Mori
理工学術院 

・属性: サイエンス系研究部門
・資格: 客員教授(専任扱い)
・研究テーマ
  高機能性高分子膜を用いた植物栽培技術
  植物栽培用保水材(スカイジェル、Sky Gel)
  低温でゾル、高温でゲルになるメビオールジェル

・Research Section : Scientific Research Section
・Title : Visiting Professor (full-time)
・Research Theme :
  Plant Cultivating Technology using a Functional Membrane
  Water Retaining Agent(Sky Gel) for Plant Culture
  Thermo-Reversible Gel substrate (Mebiol Gel)

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メビオール株式会社

プロフィール Profile

1965年 早稲田大学 理工学部 応用物理学科 卒業
1965年 東レ(株) 基礎研究所        入社
1972年 早稲田大学大学院 理工学研究科より 工学博士
1987年 テルモ(株) 技術開発部       入社
1988年 米国W.R.Grace社 入社(日本中央研究所 設立)        
1991年 聖マリアンナ医科大学 第一外科 非常勤講師
1995年 メビオール㈱ 設立
1996年 早稲田大学 理工学術院総合研究所 客員教授就任


1965: Graduated from Applied Physics Course, Dept. of Science and Engineering, Waseda Univ.
1965: Entered Basic Research Center, Toray Industries Inc.
1972: Received Ph.D. from Waseda Univ.
1987: Moved to Terumo Corporation
1988: Moved to W.R.Grace (Engaged in foundation of Japan Research Center)
1991: Assumed part-time lecturer of Saint Marianna Univ. School of Medicine
1995: Established Mebiol Inc.
1996: Assumed visiting Prof. of Waseda Univ.

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高機能性高分子膜を用いた植物栽培技術

アイメック原理と栽培 Imec Principle and Plantation

我々は、ハイドロゲルからなる膜(ハイドロメンブラン、HM)によって植物と栄養液を隔離して栽培する技術を開発した(図参照)。ハイドロゲルの性質を持つHMは栄養液から水と栄養は吸収するものの植物側には放出しないために、植物の根がHM表面に張付き、HM 中の水分と栄養を自分自身で摂取する。植物はHM中の吸収しにくい水分、養分を摂取するために糖分、アミノ酸などの成分を大量に合成し浸透圧を高める。この過程で植物は高栄養化する。又、HMは栄養成分を吸収するものの細菌、ウイルスなどは排除するために、植物が養液汚染から守られる。我々は、この技術を土耕栽培に応用したシステム(アイメック)と水耕栽培に応用したシステム(ハイメック)をそれぞれ開発中である。アイメックでは、近年、ますます深刻化している連作障害、農薬汚染、高塩障害などの土壌劣化を有効に防止できるのみならず、完全閉鎖型栽培システムであり肥料の流亡が全くないために、栽培コストの削減と環境負荷の低減が可能である。我々は現在、アイメックを用いて高糖度トマト、パプリカ、レタスなどの試験生産を行っている(図参照)。


We have developed a new plant culture technology by separating the plant from culture medium
with a membrane composed of hydrogel (Hydromembrane, HM) (refer to Figure). Since HM absorbs water and nutrients from the culture medium, but releases none of them to the air side, the plant side surface is totally dry. Accordingly, the plant develops a lot of fine and dense roots closely
attached on HM so that the plant can take water and nutrients directly from the membrane as
much as possible. Additionally, the plant upregulates the production of sugar, amino acids, etc. in order to induce the osmotic shift of water and nutrients from HM. This means the quality of the products becomes very high. Another important point is that the incidence of crop damage infected with pathogenic microbes propagated in culture medium is fully controlled even without chemicals, because none of microbes and viruses can penetrate HM. We are developing a new drip soil culture
system using this technology (Imec). Imec perfectly protects against injury by continuous cropping, contamination with residual pesticides and growth damage due to accumulated salts. Additionally,
Imec minimizes the amount used of culture medium and soil. High-sugar tomato cultured by Imec is shown in Figure.

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植物栽培用保水材(スカイジェル、Sky Gel)

スカイジェルの性能と法面緑化 Sky Gel Performance & Slop Planting

これまでの植物用保水剤には、紙おむつや衛生用品にも使用されている架橋ポリアクリル酸ソーダゲル(SAP)が用いられ、様々な製品が開発、販売されてきた。SAPは低価格で高い保水性を持つものの、高濃度で土壌に添加すると植物の発芽および生長が著しく阻害される(図参照)。その原因は、SAPの吸水性が強すぎて植物から水分を奪ってしまうためであると考えられていて、現在ではほとんど使用されていない。 我々は、SAPが植物の生育を阻害する原因はSAPの強い吸水性にあるのではなく、「SAPが植物に必須のカルシウムイオンを吸着し、植物の生長を阻害するナトリウムイオンを放出する」というイオン交換能にあることを発見、究明した。この発見に基づき、低価格で高い保水性を有するSAPをベースとして、カルシウムイオンの吸着能を著しく低下させた、スカイジェル の開発に成功した(図参照)。 スカイジェルを活用した屋上緑化技術、法面緑化技術(図参照)、節水型灌漑技術などを開発している。


Super Absorbent Polymers (SAP) which is used for a diaper, has been used for the existing water retaining agent for plants, because SAP is cheapest and also has the best absorbability. However, the most serious demerit of SAP was found that the plant growth is inhibited by the addition of SAP of over 0.1% concentration into the soil and so SAP had not been used for horticulture(refer to Figure).
We discovered that the cause of the growth inhibition is that SAP absorbs calcium ion which is essential to plant growth and emits sodium ion which blocks plant growth. Based on the discovery,
We succeeded to produce Sky Gel which doesn’t inhibit the growth, keeping the absorbability and the production cost similar to SAP (refer to Figure).
We are developing new roof planting , slope planting (refer to Figure) and water-saving micro irrigation technologies using Sky Gel.

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低温でゾル、高温でゲルになるメビオールジェル

メビオールジェルの性質と応用 Function & Application of Mebiol Gel

メビオールジェルは低温ではゾル状態で、温度が上昇すると直ちにゲル化する(図参照)。ゾルーゲル転移温度以下にすると再びゾル状態に戻る。目的に応じてゾルーゲル転移温度を8℃~40℃の間で変えることができる。又、何回でもゾルーゲル変換を繰り返し行うことができる。メビオールジェルは低温で溶液状になるため細胞、組織などを分散でき培養温度、37℃でゲル化させ3次元培養ができる。培養後は再度、冷やすことによってゲルを溶解しダメージなしに培養細胞、組織を回収することが可能である。特にES, iPS細胞の培養基材、軟骨細胞・組織(図参照)の再生基材としての検討が注目されている。再生医療以外に、メビオールジェルの独自の特性を活かして、化粧品基材、DDS基材、赤外線レーザーと組合わせた微小流路制御用素材、コンタクトレンズ基材、電気泳動用担体、カテーテル用止血材・塞栓剤などの分野への応用が広がっている。


Mebiol Gel is sol at lower temperature and gel at higher temperature (refer to Figure). The sol-gel transition is thermo-reversible and the transition temperature is controlled between 8 ℃ and 40 ℃. It is possible to add cells & tissues into Mebiol Gel of sol state at low temperature, to warm up to 37℃ so that the cells & tissues can be cultured three-dimensionally at the gel state, and to recover the cells & tissues from Mebiol Gel of sol state after the culture by cooling Mebiol Gel without any damage. Particularly, Mebiol Gel is suitable for culture of ES cells, iPS cells and chondrocytes (refer to Figure). Except tissue engineering use a variety uses are investigated, for example, the substrate for cosmetics, DDS, the material for micro-tube based cell sorting used infra-red laser beam, the material for soft contact lens, the matrix for electrophoresis, the haemostatic & embolic agents for endovascular treatments, etc..

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森 有一 Yuichi Mori
理工学術院 

・属性: サイエンス系研究部門
・資格: 客員教授(専任扱い)
・研究テーマ
  高機能性高分子膜を用いた植物栽培技術
  植物栽培用保水材(スカイジェル、Sky Gel)
  低温でゾル、高温でゲルになるメビオールジェル

・Research Section : Scientific Research Section
・Title : Visiting Professor (full-time)
・Research Theme :
  Plant Cultivating Technology using a Functional Membrane
  Water Retaining Agent(Sky Gel) for Plant Culture
  Thermo-Reversible Gel substrate (Mebiol Gel)

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メビオール株式会社

プロフィール Profile

1965年 早稲田大学 理工学部 応用物理学科 卒業
1965年 東レ(株) 基礎研究所        入社
1972年 早稲田大学大学院 理工学研究科より 工学博士
1987年 テルモ(株) 技術開発部       入社
1988年 米国W.R.Grace社 入社(日本中央研究所 設立)        
1991年 聖マリアンナ医科大学 第一外科 非常勤講師
1995年 メビオール㈱ 設立
1996年 早稲田大学 理工学術院総合研究所 客員教授就任


1965: Graduated from Applied Physics Course, Dept. of Science and Engineering, Waseda Univ.
1965: Entered Basic Research Center, Toray Industries Inc.
1972: Received Ph.D. from Waseda Univ.
1987: Moved to Terumo Corporation
1988: Moved to W.R.Grace (Engaged in foundation of Japan Research Center)
1991: Assumed part-time lecturer of Saint Marianna Univ. School of Medicine
1995: Established Mebiol Inc.
1996: Assumed visiting Prof. of Waseda Univ.

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高機能性高分子膜を用いた植物栽培技術

アイメック原理と栽培 Imec Principle and Plantation

我々は、ハイドロゲルからなる膜(ハイドロメンブラン、HM)によって植物と栄養液を隔離して栽培する技術を開発した(図参照)。ハイドロゲルの性質を持つHMは栄養液から水と栄養は吸収するものの植物側には放出しないために、植物の根がHM表面に張付き、HM 中の水分と栄養を自分自身で摂取する。植物はHM中の吸収しにくい水分、養分を摂取するために糖分、アミノ酸などの成分を大量に合成し浸透圧を高める。この過程で植物は高栄養化する。又、HMは栄養成分を吸収するものの細菌、ウイルスなどは排除するために、植物が養液汚染から守られる。我々は、この技術を土耕栽培に応用したシステム(アイメック)と水耕栽培に応用したシステム(ハイメック)をそれぞれ開発中である。アイメックでは、近年、ますます深刻化している連作障害、農薬汚染、高塩障害などの土壌劣化を有効に防止できるのみならず、完全閉鎖型栽培システムであり肥料の流亡が全くないために、栽培コストの削減と環境負荷の低減が可能である。我々は現在、アイメックを用いて高糖度トマト、パプリカ、レタスなどの試験生産を行っている(図参照)。


We have developed a new plant culture technology by separating the plant from culture medium
with a membrane composed of hydrogel (Hydromembrane, HM) (refer to Figure). Since HM absorbs water and nutrients from the culture medium, but releases none of them to the air side, the plant side surface is totally dry. Accordingly, the plant develops a lot of fine and dense roots closely
attached on HM so that the plant can take water and nutrients directly from the membrane as
much as possible. Additionally, the plant upregulates the production of sugar, amino acids, etc. in order to induce the osmotic shift of water and nutrients from HM. This means the quality of the products becomes very high. Another important point is that the incidence of crop damage infected with pathogenic microbes propagated in culture medium is fully controlled even without chemicals, because none of microbes and viruses can penetrate HM. We are developing a new drip soil culture
system using this technology (Imec). Imec perfectly protects against injury by continuous cropping, contamination with residual pesticides and growth damage due to accumulated salts. Additionally,
Imec minimizes the amount used of culture medium and soil. High-sugar tomato cultured by Imec is shown in Figure.

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植物栽培用保水材(スカイジェル、Sky Gel)

スカイジェルの性能と法面緑化 Sky Gel Performance & Slop Planting

これまでの植物用保水剤には、紙おむつや衛生用品にも使用されている架橋ポリアクリル酸ソーダゲル(SAP)が用いられ、様々な製品が開発、販売されてきた。SAPは低価格で高い保水性を持つものの、高濃度で土壌に添加すると植物の発芽および生長が著しく阻害される(図参照)。その原因は、SAPの吸水性が強すぎて植物から水分を奪ってしまうためであると考えられていて、現在ではほとんど使用されていない。 我々は、SAPが植物の生育を阻害する原因はSAPの強い吸水性にあるのではなく、「SAPが植物に必須のカルシウムイオンを吸着し、植物の生長を阻害するナトリウムイオンを放出する」というイオン交換能にあることを発見、究明した。この発見に基づき、低価格で高い保水性を有するSAPをベースとして、カルシウムイオンの吸着能を著しく低下させた、スカイジェル の開発に成功した(図参照)。 スカイジェルを活用した屋上緑化技術、法面緑化技術(図参照)、節水型灌漑技術などを開発している。


Super Absorbent Polymers (SAP) which is used for a diaper, has been used for the existing water retaining agent for plants, because SAP is cheapest and also has the best absorbability. However, the most serious demerit of SAP was found that the plant growth is inhibited by the addition of SAP of over 0.1% concentration into the soil and so SAP had not been used for horticulture(refer to Figure).
We discovered that the cause of the growth inhibition is that SAP absorbs calcium ion which is essential to plant growth and emits sodium ion which blocks plant growth. Based on the discovery,
We succeeded to produce Sky Gel which doesn’t inhibit the growth, keeping the absorbability and the production cost similar to SAP (refer to Figure).
We are developing new roof planting , slope planting (refer to Figure) and water-saving micro irrigation technologies using Sky Gel.

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低温でゾル、高温でゲルになるメビオールジェル

メビオールジェルの性質と応用 Function & Application of Mebiol Gel

メビオールジェルは低温ではゾル状態で、温度が上昇すると直ちにゲル化する(図参照)。ゾルーゲル転移温度以下にすると再びゾル状態に戻る。目的に応じてゾルーゲル転移温度を8℃~40℃の間で変えることができる。又、何回でもゾルーゲル変換を繰り返し行うことができる。メビオールジェルは低温で溶液状になるため細胞、組織などを分散でき培養温度、37℃でゲル化させ3次元培養ができる。培養後は再度、冷やすことによってゲルを溶解しダメージなしに培養細胞、組織を回収することが可能である。特にES, iPS細胞の培養基材、軟骨細胞・組織(図参照)の再生基材としての検討が注目されている。再生医療以外に、メビオールジェルの独自の特性を活かして、化粧品基材、DDS基材、赤外線レーザーと組合わせた微小流路制御用素材、コンタクトレンズ基材、電気泳動用担体、カテーテル用止血材・塞栓剤などの分野への応用が広がっている。


Mebiol Gel is sol at lower temperature and gel at higher temperature (refer to Figure). The sol-gel transition is thermo-reversible and the transition temperature is controlled between 8 ℃ and 40 ℃. It is possible to add cells & tissues into Mebiol Gel of sol state at low temperature, to warm up to 37℃ so that the cells & tissues can be cultured three-dimensionally at the gel state, and to recover the cells & tissues from Mebiol Gel of sol state after the culture by cooling Mebiol Gel without any damage. Particularly, Mebiol Gel is suitable for culture of ES cells, iPS cells and chondrocytes (refer to Figure). Except tissue engineering use a variety uses are investigated, for example, the substrate for cosmetics, DDS, the material for micro-tube based cell sorting used infra-red laser beam, the material for soft contact lens, the matrix for electrophoresis, the haemostatic & embolic agents for endovascular treatments, etc..

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