2024年3⽉8⽇

知の拠点あいち重点研究プロジェクトIV期（令和4〜6年）「災害対策・⾃然利⽤・複合分野」

地域CN※に貢献する植物⽣体情報活⽤型※カーボンニュートラル
セミクローズド温室の開発
1.国⽴⼤学法⼈ 豊橋技術科学⼤学
2.シンフォニアテクノロジー 株式会社
3.PLANT DATA 株式会社
4.株式会社ビオクラシックス半⽥
5.株式会社にじまち
6.サーラエナジー株式会社
産学
7.JAあいち経済連
協働
8.イノチオアグリ株式会社

研究リーダー:豊橋技術科学⼤学 教授 ⾼⼭弘太郎
事業化リーダー:シンフォニアジテクノロジー㈱ ⽖ 光男
事業化リーダー:PLANT DATA㈱ 北川寛⼈

開発と実証の概要

１.研究テーマの概要①:目的と必要性、役割
⽬的

必要性

シーズ技術
⽬標

スーパーメガリージョンの健康的なくらしを⽀える⽣鮮野菜や花きの通年安定供給は、愛知県の施設園芸(環境制御型農業)の使命である。また、若者が魅⼒を感じるDX・スマート農業技術の実装を前提として、カーボンニュートラルとSDGsを達成する⾼度な環境制御技術の開発が急務である。
2025年までにほぼ全ての担い⼿がデータ活⽤型農業を実践 (施設園芸をめぐる情勢[農林⽔産省、2022])、2050年までに施設園芸における化⽯燃料ゼロを達成(みどりの⾷料システム戦略[農林⽔産省、2021])が国家⽬標となり、さらに、カーボンニュートラル・SDGsの社会的ニーズへの対応や昨今の国際情勢を受けた脱化⽯燃料の施設園芸技術の確⽴が求められており、省エネ・省資源でありながらも⾼品質な農作物を持続的に⽣産するスマート農業技術が必要とされている。
植物⽣体情報計測技術による⾼精度植物⽣育診断(画像計測ロボット:オランダ・アメリカ・⽇本で特許取得、光合成計測:⽇本で特許出願)、施設園芸における⾼精度環境制御技術の導⼊実績、バイオガス発電における電⼒・熱・CO2の回収技術(ビオぐるファクトリーの設置実績)
植物⽣体情報活⽤型セミクローズド温室の製品化、同温室を⽤いた作物⽣産(トマトを想定)において従来⽐で収穫量10％以上の向上・CO2利⽤効率50％向上・環境制御戦略策定プロセスの50％の⾃動化を達成する。

実施項⽬
体制・役割解決⽅法
セミ・クローズド温室⽤リアルタイム 豊橋技科⼤(植物環境応答モデル開発)、PLANT
シーズ技術を改良し、セミ・クローズド温室の環境制
植物⽣体情報計測技術の開発
DATA㈱(植物⽣体情報計測)
御の最適化に貢献する⽣体情報計測を実現する
⽣体情報に基づいたセミ・クローズド 豊橋技科⼤(環境制御アルゴリズム開発)、シンフォニ シーズ技術を改良し、セミ・クローズド温室およびその温室・環境制御システムの開発
アテクノロジー㈱(温室・環境制御装置開発)、JAあい 環境制御装置を開発するとともに、従来型CO2施
ち経済連(従来型CO2施⽤栽培課題整理)⽤と⽐較しながら⾼効率⽣産システムを確⽴する
バイオマス完全活⽤型施設⽣産
豊橋技科⼤・PLANT DATA㈱(⽣体情報提供)、イ シーズ技術を改良し、セミ・クローズド温室とバイオガ技術の開発
ノチオアグリ㈱(⽣産実証⽀援)、㈱にじまち・㈱ビオクラ ス発電施設を組み合わせて⾼度な地域カーボン
シックス半⽥(バイオガス発電活⽤型⽣産システム)
ニュートラルシステムを実現する

複合的開発

スマート農業×Society 5.0×SDGs→社会実装「施設園芸スマート農業のイメージ」

環境に配慮した農業の実践

⽣育データ活⽤

若者が魅⼒感じ

環境制御・栽培管理 るスマート農業①環境データと⽣育データに基づく低コストで最適な環境制御技術の確⽴による⽣産性向上②作業⾃動化、③最適⼈員配置

施設園芸をめぐる情勢（農林⽔産省 R4.1）

2050年までに園芸施設の化
⽯燃料ゼロ必達が明⽂化
みどりの⾷料システム戦略（農林⽔産省、R3.5）

CO2有効活⽤

地域・他産業由来

地域CO2の有効活⽤業
界横断的開発(必須l 作物(農業)⽣産
l センシング・IoT
l 環境/システム制御
l データ解析・AI
l 植物⽣理⽣態
l 地域CO2活⽤戦略

2

１.研究テーマの概要②:体制と参画機関の役割
豊橋技科⼤・PLANT DATA

シンフォニアテクノロジー

S-①・②

S-③

植物⽣体情報計測技術

光合成計測チャンバ

環境制御技術にじまち・ビオクラシックス半⽥
S-⑤

多元的植物⽣体画素計測ユニット
',# *(+$  #!

 

10.6

 0.4

完全⾃動
" 

-&)03/14

!

!

0.8

バイオガス発電技術
R5設置予定の地域最⼤級
太陽光植物⼯場(トマト)

多元的植物⽣体情報ロボット計測技術の開発と低コスト化
植物画像診断ロボット
つり下げ型ロボットを⽤いた実証試験

!





植物⽣体情報活⽤

 



0.2
0400

500

600

700

3

800

900

1000

"  &)%-

①Chl蛍光画像計測→光合成活性・成⻑量評価②カラー画像計測→ﾃﾞｨｰﾌﾟﾗｰﾆﾝｸﾞによる物体検知(果実、花 etc.)③NDVI画像計測→葉緑素・果実抽出

セミクローズド温室⽤リアルタイム
植物⽣体情報計測技術の開発

株全体計測

R3設置済バイ
オガス発電設備（茎頂〜果実）⽣体情報に基づいたセミクローズ
ド温室・環境制御システムの開発

バイオマス完全活⽤型施設園芸⽣産技術の開発(電気・熱・CO2活⽤)

セミクローズド温室の設置と実証試験＠知の拠点
発電

⼯場

焼却

地域CO2活⽤戦略策定
地域CO2
有効活⽤

最適環境
制御実証

トマト⽣産の実証

地域のカーボンニュートラルに貢献する植物⽣体情報活⽤型
セミクローズド温室の開発

１.研究テーマの概要③:社会的意義

4

CO2を有効活⽤する施設園芸 植物⽣育のリアルタイムモニタリング※1に基づいて、換気の最⼩化※1:植物診断技術、※2:光合成促進

バイオガス発電l 環境に直接放出される
CO2を回収して活⽤
発電
⼯場
焼却
l セミクローズド温室において野菜等に⾼効率変換l ⼈間が⾷べた(使った)あと
地域CO2有効利⽤型
で呼吸により環境に放出
セミクローズド温室

CO2を回収⾼濃度CO2で光合成促進

⾼度栽培
管理技術

⽣鮮
野菜

呼吸でCO2放出

情報計測技術光合成計測チャンバ

植物画像診断ロボット
つり下げ型ロボットを⽤いた実証試験
多元的植物⽣体情報ロボット計測技術の開発と低コスト化

多元的植物⽣体画素計測ユニット
完全⾃動!',

# 

*(+ 1" -&)03/14



!

0.80.6

 0.4!

 



0.2&)%-

0400

500

600

700

800

9001000"  

①Chl蛍光画像計測→光合成活性・成⻑量評価②カラー画像計測→ﾃﾞｨｰﾌﾟﾗｰﾆﾝｸﾞによる物体検知(果実、花 etc.)③NDVI画像計測→葉緑素・果実抽出

株全体計測（茎頂〜果実）

環境制御技術
増益

⽣産性向上

作物
植物⽣体
情報計測
システム

最適
環境制御システム

地産地消

⾼精度植物⽣体$  #!l地域のものづくり産業等で放出されるCO2の回収l施設⽣産での有効活⽤→CO2による光合成促進と室内空気循環の最適化※2を可能にするセミクローズド温室を開発し、この温室において⾼CO2濃度かつ最適温湿度の栽培条件を⻑時間維持することで、⾼収量・品質・効率、低エミッション、カーボン・ニュートラルの施設⽣産を実現する。

農家の経験と勘に頼る農業からデータ駆動型のスマートDX農業への転換

省エネ
低エミッション
SDGs対応

CN農業
⼈材育成

施設園芸
⼈材育成
地域主要産業の担い⼿育成
CO2

他産業由来
CO2活⽤
カーボンニュートラル

地域(豊橋市・愛知県)
ニーズへの対応

２.ロードマップ:評価期間(R4.8〜R.6.3)
T1:植物⽣体情報計測技術

T2:温室・環境制御システム●光合成計測チャンバ開発完了●画像計測ロボット試作完了

5

T3:温室・環境制御システム●植物⽣体情報計測実施中●環境制御システムの試作完了●環境制御アルゴリズム試作完
了●⼯場排出CO2マップ試作完了※計画より6ヶ⽉早く⽬標達成●SC温室でトマト栽培実証開始

研究開発状況の報告
３.研究開発実施状況①:植物生体情報計測技術の開発

T1:SC⽤光合成計測チャンバの開発

⼀時閉鎖型光合成計測システム
Closed chamber
methodOutflow
airAirpump
Inside thechamberCO2injector
Air flow

CO2sensor

CO2cylinder

H2Osensor
On/off controller
for ventilation fanVentilation
fanON

Inflow airBlue
LEDs

WhiteLED

⊿C800

600
⊿C600

Infra-redcamera

Color
camera

0.5m

400
⊿C400
FanOFF

Sealed air

FanON

Fan
OFF

FanON
画像計測機能を強化しながらもシンプル設計
伝統的な光合成のFanON

FanOFF

画像計測ロボットの試作
⊿t
⊿t
⊿t

OFF

Bottomcover(μmol/mol)

New

800

CO2 concentration

Interval between
the measurements

No airflow

TOMGRO3m

CO2濃度の初期値を任意に設定

Time (s)環境応答モデルを改編

Closed chamber法 12/19の計測結果

CO2濃度の初期値を600〜1500μmol/molとして⼀時閉鎖型チャンバ法で光合成計測を⾏った。光強度はなり⾏き。
CO2 濃度 (μmol mol-1)の変化速度 × チャンバ容積250

光強度(µmol m-2 s-1)

チャンバ内
CO2濃度
光強度
1250
CO2濃度
1500

200

光合成速度

CO2添加により、任意のCO2条件

1000

150750(μmol/chamber/s)

100における光合成計測が可能

500

50

250

00

10 20 30 40 50 60 70

時間 (min)

モデル化に有効な計測システムであることを確認

CO(μm 2 濃ol/m 度ol)

度

光強2 s)
l/m(μmol計測システムの動作安定化
l⽣産現場における連続計測
lデータの蓄積

CO2施⽤戦略

T1 6

光強度・CO2濃度と光合成速度の関係のモデル化が可能

３.研究開発実施状況②:SC温室･環境制御システムの開発
システム構成図Confidential

T2 7

SC温室の構成
システムの構成

13141:R41227
Copyright(C) SINFONIA TECHNOLOGY CO., LTD. All Rights Reserved.

内部構造

32

設置場所

外観

内部設備

３.研究開発実施状況③:地域CO2活用シナリオの検討
豊橋市・⽥原市

R5設置済の地域最⼤級
太陽光植物⼯場(トマト)

温室総⾯積 1600ha

植物⽣体情報活⽤R3設置済バイオガス発電設備全温室がCO2施⽤による増収

3.5万t-CO2/年がトマトに・・
豊橋市の製造業
100万t-CO2/年3.5%に相当
⼯場等

パリ協定に基づく⽇本のINDCは、2030年度に2013年度⽐-26.0%lボイラーの排気ガスの可⽤性の検討（NOx、Soxフリーなど）

T3

バイオマス完全活⽤型施設園芸⽣産技術の開発(電気・熱・CO2活⽤)

光合成計測チャンバ

l30⽇以上連続での植物⽣体情報計測の実施
l取得データ活⽤の勉強会を実施(愛媛⼤・豊技⼤
⼈材育成プログラ
ムの教材・テーマとして活⽤)

４.研究実績〇外部発表（書籍・雑誌掲載、論⽂投稿、学会発表、報道発表）[書籍・雑誌]●⾼⼭弘太郎. スマート×ネットワークによる栽培管理の⾼度化-植物⽣体情報活⽤の必要性と展望-, 施設と園芸 200, 43-50. 2023.
●⾼⼭弘太郎.新しいカタチ×農業 データ駆使型施設園芸の未来 〜農業⽣産のDXとGX〜, 農業電化 2023 別冊特集号 76(6), 16-29. 2023.
●⾼⼭弘太郎. 地域カーボンニュートラルに資する施設園芸 -農業⽣産のDXを通じたGXの推進-, クリーンテクノロジー 34(2), 44-49. 2024.
[論⽂投稿]● N. Fujiuchi, K. Inaba, S. Oh, S. Okajima, Y. Asai, H. Nishina, K. Takayama. Using a real-time photosynthesis andtranspiration monitoring system to develop random forests models for predicting cherry tomato yield in a commercial
greenhouse. Environ. Cont. Biol., in press (2024).
[学会発表]
⽇本⽣物環境⼯学会2022年福岡⼤会 2022年9⽉
lサイクリック閉鎖型チャンバを⽤いた太陽光植物⼯場実装型光合成速度計測システムの開発
藤村和成,加納多佳留,⼤場佳成,⼾⽥清太郎,秋⽉拓磨,⾼⼭弘太郎
2022 年度⽇本⽣物環境⼯学会東海・北信越⽀部合同⽀部⼤会 2022年11⽉
l⼀⼈称視点画像を⽤いた果実個体数計測⼿法の検討. ⻑浩輝,秋⽉拓磨,⼾⽥清太郎,⾼⼭弘太郎
l光合成蒸散リアルタイムモニタリングシステムを⽤いた キュウリの⾼精度環境応答モデルの構築
代⽥智教,藤内直道,磯⼭侑⾥,⼾⽥清太郎,⾼⼭弘太郎
lデジタルツイン農場の構築のための植物画像計測ロボットの開発〇情報発信（展⽰会出展、セミナー開催）
坂本真滉,加納多佳留,秋⽉拓磨,⼾⽥清太郎,⾼⼭弘太郎
l『知の拠点あいち重点研究プロジェクトIV期』キックオフセミナー.
⽇本⽣物環境⼯学会2023年豊橋⼤会 2023年9⽉
2022年10⽉18⽇
l画像計測ロボットを⽤いた温室栽培キュウリの花の⾃動検出と分類
l第13回農業Week AGRI WEEK TOKYO, ｼﾝﾌｫﾆｱﾃｸﾉﾛｼﾞｰ.
松岡宏樹,⼾⽥清太郎,加納多佳留,⾼⼭弘太郎
2022年10⽉12-14⽇
l収穫量予測のためのトマト検出モデルの精度向上
l第13回農業Week AGRI WEEK TOKYO, イノチオアグリ
古⽥友⽊,⼾⽥清太郎,⽥内 楓,藤内直道,加納多佳留,⾼⼭弘太郎
2022年10⽉12〜14⽇
lリアルタイム光合成蒸散計測システムで計測された個体群光合成蒸散と環境条件のl異業種交流展⽰会 メッセナゴヤ2022 名古屋, 財団ブース
関係の解析・活⽤⽅法の提案
2023年11⽉8〜10⽇
藤内直道,澤頭梨⾥,磯⼭侑⾥,⾼⼭弘太郎
l農業Week展⽰会，幕張メッセ2022年国際スマート農業EXPO.
lつり下げ型⾃動受粉ロボットのための位置制御システムの開発
2022年10⽉12〜14⽇
⼭中愁翔,⼾⽥清太郎,加納多佳留,⾼⼭弘太郎
l農業Week展⽰会，幕張メッセ2023年国際スマート農業EXPO.
lトマト温室の時空間デジタルアーカイブ構築のための全植物体画像計測
2023年10⽉11〜13⽇
坂本真滉,⼾⽥清太郎,加納多佳留,⾼⼭弘太郎[講演]l⾼⼭弘太郎. 地域カーボンニュートラルに貢献する新しい施設園芸, とよしん⾷農セミナー 2023年11⽉l⾼⼭弘太郎. ⾼精度植物⽣体情報計測とAIによる施設園芸における栽培・労務管理のDX, 令和5年度野菜花き課題別研究会 「野菜の品種開発・⽣産におけるAI・データ活⽤の現状と展望」 2023年10⽉l⾼⼭弘太郎. データ駆使型農業と環境配慮〜農業⽣産のDXを通じたGXの推進〜, 令和5年度東三河産学官交流サロン 2023年10⽉17⽇[報道発表]lプレスリリース 2024年1⽉

9５.事業化の見通し①:市場性・ビジネスプラン
豊橋技科⼤・PLANT DATA

シンフォニアテクノロジー

⾼精度植物⽣体情報計測
光合成・蒸散・栄養⽣殖成⻑

セミクローズド温室・環境制御
光合成最⼤化・CN・省エネ

10にじまち・ビオクラシックス半⽥
バイオマス完全活⽤型施設園芸⽣産地域におけるカーボン⾼度活⽤

バイオマス活⽤により⽣じる熱・CO2には不安定要素があるが、⽣体情報計測技術を活⽤することで⽣育を好適に維持する環境制御を⾏うeFutur

1haトマト⽣産

従来ガラス温室

SCガラス温室設置コスト※1

2.3億円

3.4億円

売上※2 (収量)1.2億円(35kg)

1.9億円(53kg)

農業所得※3980万円

4,410万円※4※1:資材価格⾼騰の可能性あり、※2:350円/kg、※3:R4・H27の資料を⽤いて試算(雇⽤労働費増・減価償却[14年])、※4:植物⽣体情報計測サブスク(180〜540万円/年)考慮

5年以内にイニシャルコストを回収可能

他産業を含めた地域CN戦略
温室・植物⼯場
CO2
⼯場

ボイラー

地域CO2活⽤戦略策定(ガス焚きボイラーの排気CO2)

５.事業化の見通し②:ビジネスプラン・国際競争力
開発ターゲット名

2025.3時点（最終評価）①セミクローズド
温室⽤リアルタイ
ム植物⽣体情報
計測技術の開発

lSC⽤光合成計測チャンバの上市
lSC⽤画像計測ロボットの量産機仕様策
定と改良済試作機の開発完了
l⽣体情報に基づいた環境制御戦略策定プロセスの50％以上の⾃動化②⽣体情報に基づいたセミ・クロー
ズド温室・環境制御システムの開発

l植物⽣体情報計測システムと環境制御システムを統合した新システムの試作完了
l植物⽣体情報活⽤型SC温室の試作
lSC温室によるトマト⽣産の10％増収③バイオマス完全活⽤型施設⽣産
技術の開発

l植物⽣体情報計測に基づいたバイオガ
ス発電連携型トマト⽣産マニュアルの試作lバイオガス発電の熱とCO2の有効活⽤戦略策定と他地域展開戦略の策定

成果物

オランダ等のセミクローズド温室(Bosman
Van Zaal、Van der Hoeven、KUBO) ︓

完全に競合するが、植物⽣体情報計測に基づいた環境制御の仕組みを有していない。本研
究で開発する温室は、⽣育している状態の植物の⽣体情報をリアルタイムに取得し、そのデータに基づいて環境制御を⾏うため、環境制御・栽培管理システムとしての安定性が⾼く、本研
究開発に優位性がある。

企業名

2026.3時点

2028.3時点

2030.3時点

光合成計測チャンバ

PLANT DATA㈱年間30台

年間100台年間200台

画像計測ロボット

PLANT DATA㈱

年間15台

年間50台

年間100台植物⽣体情報活⽤型SC温室

シンフォニアテクノロジー㈱温室1ｾｯﾄ

温室3ｾｯﾄ

温室10ｾｯﾄ※サブスクリプション※サブスクリプション

11

６.県産業への貢献度、人材育成等

12

県産業への貢献①: 施設園芸への貢献
愛知県の都道府県別農業⽣産⾼は第８位、なかでも、施設園芸品⽬の花きの産出額は全国１位、野菜は第５位である。特に、東三河地域では施設園芸が盛んであり、東三河地域の“めざすべき将来像”として「先端技術を活⽤したスマー
ト農業等による⽣産性向上と持続可能な発展」が謳われている。(あいちビジョン2030)。
◎⽣産性向上︓CO2を有効活⽤する植物⽣体情報活⽤型セミクローズド温室により、トマトを想定した場合の収量を従来⽐で20％向上させることで農業所得を増⼤させる。なお、初期コストの増⼤幅は10％以下とを⽬指す。
◎環境制御・栽培管理のDX︓植物⽣体情報計測により、⽣育診断の50％以上のDXを完了し、環境制御戦略策定プ
ロセスの90％を⾃動化(⽣体情報に基づいた⽣育診断結果に基づいて⼈間が設定)する。
◎みどりの⾷料システム戦略への対応︓CO2利⽤効率を従来(化⽯燃料燃焼型CO2施⽤)⽐で50％向上する。

県産業への貢献②: アグリテック関連産業の活性化
本研究開発における植物⽣体情報活⽤型セミクローズド温室の⽣産実証を広く公開し、アグリテック関連産業およびその周辺産業の活性化が期待される。具体的には、排気ガス中のCO2を固定・脱着する技術の実証として、今年度より、県内企業と連携した研究開発に着⼿した。

⼈材育成①: 学⽣や若⼿研究者・技術者
豊橋技術科学⼤学の若⼿研究者6名（博⼠後期課程2名、ポスドク1名、研究員1名、教員2名）・学⽣4名（博⼠前期課程3名、学部1名）と事業化リーダーのシンフォニアテクノロジーの若⼿技術者数名が中⼼となり開発を進めている。また、農業⽣産者との協働（JAあいち経済連）によりプロジェクトを遂⾏することで、農⼯連携を主導できる⼈材を育成している。

⼈材育成①: ⽣産者やアグリテック技術者を対象としたリカレント⼈材育成◎豊橋技術科学⼤学 先端農業・バイオリサーチセンター(⾼⼭[研究リーダー]がセンター⻑)における植物⼯場⼈材育成プログラムとの連携︓「スマート農業特別講義」を新たに開設し、本プロジェクトの内容を含んだ授業の提供を開始した。
◎愛媛⼤学植物⼯場研究センター (⾼⼭[研究リーダー]が⼈材育成担当副センター⻑)における植物⼯場⼈材育成プロ
グラムとの連携︓カーボンニュートラルとデータ駆動型農業⽣産の素地を持った先端農業者の育成を⾏うため、「施設園芸におけるDXの取り組み 2023」(2023.2)を実施した(123名が受講)。また、JAあいち経済連と連携して営農指導員等を対象とした⼈材育成プログラム(2023.7)を実施した。