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高山 弘太郎(たかやま こうたろう)

所属 エレクトロニクス先端融合研究所
兼務 先端農業・バイオリサーチセンター
建築・都市システム学系
職名 教授
専門分野 植物診断計測工学/生物環境工学/農業情報システム学
学位 博士(農学)(東京大学)
所属学会 日本生物環境工学会/農業情報学会/生態工学会/International Society for Horticultural Science(ISHS)/American Society for Horticultural Science(ASHS)
E-mail takayama@
※アドレスの末尾に「tut.jp」を補完してください
研究者情報(researchmap) 研究者情報

研究紹介

本研究室では,植物工場などの環境制御型植物(食料)生産システムを対象として,植物生体情報に基づいた高度な栽培・労務管理を実現するための植物診断技術(光合成・蒸散の計測,クロロフィル蛍光・熱赤外・カラー・マルチスペクトル画像計測,匂い成分計測)の開発と社会実装を行うため,EIIRISで開発されるセンサ・MEMSデバイスを活用した先端的農業生産技術の開発に取り組んでいます。また,太陽光植物工場技術で世界をリードするオランダと連携し,植物診断技術の世界展開を目指しています。

テーマ1:植物工場における環境制御

概要

植物工場は,人間が環境を制御して農作物生産を行うシステムであり,人工光(型)植物工場と太陽光(型)植物工場に大別されます。人工光植物工場は,LED等の人工光源を用いて光合成を行わせるため,光の強度・スペクトルを含めた高度な環境制御が可能な生産システムであり,コンビニエンスストアチェーンや外食産業への葉菜類の安定供給源として急速に普及しつつあります。他方,太陽光植物工場は,太陽光エネルギーを最大限に活用(光合成だけでなく,冬季の暖房のための熱源としても利用)して大規模な農作物生産を行う施設であり,二酸化炭素・気温・湿度等を対象とした環境制御技術とICT・自動化・機械化等の先端工業技術との融合により,地域における農作物生産の効率を最大化するシステムとして確立されつつあります。
ただし,高度化した環境制御技術の性能を十分に発揮させるためには,植物の生育状態に合わせて環境制御の設定値を適切に更新し続ける必要がありますが,この「植物の生育状態の見極め」は,いまだに人間(栽培管理者)の目視による観察と経験に基づいた主観的判断に委ねられており,毎日の植物の生育状態を評価するための信頼できる数値データはほとんど存在していません。本研究室では,このような状況を打破するため,様々なセンサを用いて植物生体情報を計測して生育状態を診断し,その診断結果に基づいて栽培環境を適切に制御するための研究開発を進めています。

キーワード

植物工場,農工連携,植物生体情報,環境制御

テーマ2:植物生育診断のための高精度生体情報計測ロボット(システム)の開発

概要

クロロフィル蛍光(Chl蛍光)は,Chlが吸収した光エネルギーのうちで光合成反応に使われずに余ったエネルギーの一部が赤色光として捨てられたものです。そのため,Chl蛍光を正確に計測することで,植物体に触れることなく光合成機能診断を行うことができます。すでに,我々が開発した基盤技術を用いて設計されたChl蛍光画像計測ロボットが市販されており,農業生産現場に実装され始めています。このような植物生体情報計測システムの開発や取得された生体情報の高度活用に関する研究開発を進めています。さらに,植物生体情報・環境情報・労務情報を統合して解析することによって,植物工場における栽培・労務管理の最適化を目指しています。

キーワード

クロロフィル蛍光,画像計測,光合成機能診断,AI

テーマ3:匂い成分計測による植物診断技術の開発

概要

植物は様々な匂い成分を生産して体外に放出していますが,ストレスにさらされると放出される匂い成分の量や構成比が変化します。植物診断の指標となりえる匂い成分としては,それ自体が植物ホルモンとして機能するサリチル酸メチルやジャスモン酸メチル,細胞膜の破壊にともなって放出される緑のかおり(GLVs: Green leaf volatiles)と称される物質群,さらには,主に植物体の表面に分布するトライコーム(細い毛のような構造物)に含まれているテルペン類などがあげられます。匂い成分計測技術の農業生産への応用を念頭において,匂い成分の構成比(匂いの質)の変化の検知に基づいて植物診断を行うシステムを開発しています。なお,研究開発の段階では,匂い成分計測のためにGC-MS(ガスクロ質量分析装置)やPTR-MS(陽子移動反応質量分析装置)を用いますが,より早期の社会実装を目指してEIIRISで開発されている「かおりカメラ」など技術の応用研究も行います。

キーワード

匂い成分,ガス分析,植物診断

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