研究テーマについて
大山研究室では、植物生産にかかわる一連の研究により「食料生産におけるSDGsの達成」を目指しています。
研究テーマ１ ブドウ栽培への小型協調ロボット導入とその評価
研究テーマ２ 植物生産におけるICTツールの開発
研究テーマ３ 半閉鎖型システムにおける植物生産および水回収技術の開発
研究テーマ４ 植物ウイルスベクターを効率的に増殖するための環境条件の把握
ブドウ栽培、とくに醸造用ブドウ栽培は、気候変動や生産コストの高騰、労働力不足による課題に直面しています。特に日本では、主に高齢化による農家人口の減少により、労働力不足が深刻な課題となっています。同時に、日本のブドウ栽培では、限られた土地で品質を維持するために、ほとんどの作業が手作業で行われています。そのために、ブドウ栽培における労働生産性の向上のためには、労働者の作業をサポートする機械の導入が望まれています。現在、私たちの研究グループでは、従来の大型機械と比べて、稼働時間が長い、エネルギー消費が少ない、環境負荷が低いなど、いくつかの利点がある小型協調ロボットの開発とその評価を実施しています。
Viticulture faces challenges due to climate change, rising production costs and labor shortages. In Japan, in particular, labor shortages are a serious challenge, mainly due to the ageing of the farming population. At the same time, most viticultural work in Japan is carried out manually in order to maintain quality on limited land. For this reason, the introduction of machinery to support workers' tasks is desired to improve labor productivity in viticulture. Our research group is currently developing and evaluating small collaborative robots, which have several advantages over conventional large machines, such as longer operating time, lower energy consumption and lower environmental impact.
植物生産におけるスマート技術の導入に関する研究では、大規模温室での生産管理を実現するためのICTツールを開発しています。大規模温室では、数十名以上の労働者が同時に作業にあたります。そのために、適切な管理を実施していないと、皆が適切ではない作業にあたることになり、効率が低下してしまいます。この問題を回避するためには、事前に適切な管理が必要であり、それを支援するICTツールの開発が急務となっていました。また、作業情報（作業場所、作業内容、作業速度など）を取得する必要もあります。現在、私たちは、作業情報を取得し、かつ、生産管理を支援するICTツールを開発し、その一部は試験稼働しています。
Our research on the implementation of smart technologies in plant production involves the development of ICT tools for production management in large-scale greenhouses. In large-scale greenhouses, dozens or more workers work simultaneously. Therefore, if the management is not appropriate, laborers will work on inappropriate jobs, which will reduce efficiency. To avoid this issue, the effectuation of suitable management is necessary, and the development of ICT tools to support this strategy is urgently needed. Simultaneously, work information (work location, content, speed, etc.) must be obtained. Currently, ICT tools are being developed and tested to acquire work information and support production management.
植物生産システムのエネルギーおよび物質収支解析に関する研究では、研究テーマ２のような大規模温室だけではなく、小規模なシステムを利用した水回収に関する研究も実施しています。水の有効利用に関して、わが国では、水資源が豊富なためにあまり注目されません。しかし、世界的にみると非常に貴重な資源となっていて、その確保は重要な課題となっています。冷却装置（たとえば、ヒートポンプ）を装備している閉鎖もしくは半閉鎖された植物生産システムでは、一部は換気で水蒸気がシステム内からシステム外へ輸送されるものの、蒸散された水蒸気は冷却装置で凝結するので、回収することができます。本研究では、植物生産と同時に植物が蒸散した水を回収する技術の開発を目指しています。
In our research on the energy and mass balance analysis of plant production systems, we conducted studies on water recovery using small-scale systems. The effective use of water has not received much attention in Japan because of the abundance of water resources in the country. However, from a global perspective, water is an extremely valuable resource and securing it is an important issue. In closed or semi-closed plant production systems equipped with cooling systems (e.g., heat pumps), evaporated water condenses in the cooling system, even though a certain amount of water vapor is transported from the inside to the outside owing to ventilation. The condensed water vapor was collected as freshwater. This study aims to develop a technology to collect the water transpired by plants during their production in plant production systems.
近年、感染症対策のためのワクチン大量生産技術の確立に注目が集まっています。本研究では、その中で、ワクチンを生産するための手段として、有用たんぱく質を生産することのできるウイルスを植物に感染させ、植物体内で有用たんぱく質を得る手法に着目します。現在、植物体に接種した蛍光を発するウイルスベクターを画像解析により検出し、その増殖を経時的に把握するための手法を開発しています。将来的には、植物ウイルスベクターを効率的に増殖して大量のワクチンを精製するために、環境条件（たとえば、光、温度）がウイルスベクターの増殖量におよぼす影響を把握します。
In recent years, attention has focused on developing technologies for the mass production of vaccines to combat infectious diseases. In this study, we are focusing on the method of infecting plants with viruses capable of producing useful proteins and obtaining useful proteins in the plant body as a means of producing vaccines. We are currently developing a method to use image analysis to detect fluorescence from virus vectors inoculated into plant bodies and to monitor their proliferation. In the future, we will determine the effect of environmental conditions (e.g., light, temperature) on the amount of virus vector proliferation to purify vaccines efficiently.