Details of the Researcher

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Masaki Umetsu
Section
Graduate School of Environmental Studies
Job title
Assistant Professor
Degree

  • 博士（農学）（東北大学）

  • 修士（農学）（東北大学）

e-Rad No.
30891387

Research History 2

  • 2021/04 - Present
    Tohoku University　Graduate School of Environmental Studies

  • 2019/04 - 2021/03
    Tohoku University　Graduate School of Agricultural Science

Education 3

  • Tohoku University　Graduate School of Agricultural Science　Division of Biological Resource Sciences

    2017/04 - 2020/03

  • Tohoku University　Graduate School of Agricultural Science

    2015/04 - 2017/03

  • Tohoku University　Faculty of Agriculture

    2011/04 - 2015/03

Committee Memberships 1

  • 日本バイオマテリアル学会　日本バイオマテリアル学会シンポジウム2024 実行委員

    2024/10 -

Professional Memberships 8

  • 粉体粉末冶金協会

  • 資源・素材学会

  • 日本水環境学会

  • 日本バイオマテリアル学会

  • 粉体工学会

  • 日本微生物生態学会

  • The Animal Production Environment Society of Japan

  • The Ceramic Society of Japan

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Awards 2

  1. 日本畜産環境学会第16回大会 奨励賞

    2017/06　日本畜産環境学会　畜産廃水処理技術として見たメタン菌カソード微生物燃料電池の利用

  2. 日本畜産環境学会第15回大会 奨励賞

    2016/06　日本畜産環境学会　メタン菌カソード電極の効率化を目的とした微生物付着性に関する検討

Papers 12

  1. Effect of oxidation treatment and UV irradiation of titanium on surface properties and yeast adhesion Peer-reviewed

    Masaki Umetsu, Ryota Sekiai, Mei-Fang Chien, Shun Yokoyama, Masanobu Kamitakahara

    Journal of Asian Ceramic Societies　13　(2)　144-153　2025/04

    Publisher: Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/21870764.2025.2492407 　

    eISSN： 2187-0764

  2. Methanogen Biocathode Microbial Fuel Cell System That Simultaneously Achieves Cattle‐Barn Wastewater Treatment and Carbon Dioxide Utilization Peer-reviewed

    Yuta Nakayasu, Hiroto Nakano, Masaki Umetsu, Koji Yokoyama, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    Energy Technology　13　(4)　2401558　2025/04

    Publisher: Wiley

    DOI： 10.1002/ente.202401558 　

    ISSN： 2194-4288

    eISSN： 2194-4296

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    Microbial fuel cells (MFCs) present a promising alternative to traditional activated sludge treatment for livestock wastewater, offering a carbon‐neutral, sustainable approach to wastewater management. Activated sludge treatment requires significant energy input for aeration and produces unpleasant odors. MFCs eliminate the need for energy‐intensive aeration, simultaneously generating energy during wastewater treatment. Platinum‐based electrodes commonly used in the cathode of MFCs pose a significant cost barrier, necessitating advancements in electrode materials for practical, large‐scale application. This study reports on the performance of a continuous methanogen biocathode MFC system engineered to simultaneously treat cattle‐barn wastewater and utilize carbon dioxide without 2‐bromoethanesulfonic acid (BES). Carbon felt treated with nitric acid without BES successfully reduces methane production by 93%. An MFC configuration utilizing nitric acid‐treated carbon felt as the anode and an oak‐derived carbon electrode as the cathode effectively treat wastewater and convert CO2 to methane, yielding a power density of 5.5 mW m−2 and Coulombic efficiency of 7.3%, approximately twice those without nitric acid treatment and surpassing even the performance of the system with BES treatment. This system represents a promising, low‐cost, and environmentally sustainable approach to renewable energy production and livestock wastewater treatment.

  3. Design of bioresorbable calcium phosphate cement with high porosity via the addition of bioresorbable polymers Peer-reviewed

    Masanobu Kamitakahara, Kakeru Kato, Masaki Umetsu, Kumiko Yoshihara, Yasuhiro Yoshida

    Journal of Biomaterials Applications　39　(6)　557-565　2025/01

    Publisher: SAGE Publications

    DOI： 10.1177/08853282241277477 　

    ISSN： 0885-3282

    eISSN： 1530-8022

    More details Close

    Novel calcium phosphate cements (CPCs) that can be resorbed into the human body need to be developed. One approach for improving bioresorbability is reducing the content of calcium phosphate in CPCs; however, this may induces difficulties in setting the cement and increases the risk of decay. Adding bioresorbable polymers to a liquid solution can shorten the setting time and inhibit decay during setting. A novel bioresorbable polymer, phosphorylated pullulan (PPL), was recently reported. The effect of adding PPL to α-tricalcium phosphate (α-TCP)-based CPCs was examined and compared to that of adding bioresorbable polymers such as collagen, chitosan, and alginate. Collagen did not significantly inhibit the conversion of α-TCP to hydroxyapatite (HA), and its combination with calcium phosphate decreased the setting time and suppressed decay; chitosan decreased the setting time when combined with calcium phosphate; and alginate inhibited the conversion of α-TCP to HA and contributed to suppressing the decay. In contrast, PPL slightly inhibited the conversion of α-TCP to HA; however, its combination with calcium phosphate decreased the setting time. Thus, selecting bioresorbable polymers can help effectively control the properties of CPCs.

  4. Effective selenate removal using pH modulated synthesis of biogenic jarosite: Comparative insight with non-biogenic jarosite and biogenic schwertmannite Peer-reviewed

    Upasana Jhariya, Mei-Fang Chien, Masaki Umetsu, Masanobu Kamitakahara

    Journal of Hazardous Materials　480　136256　2024/10

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jhazmat.2024.136256 　

    ISSN： 0304-3894

  5. Design of porous calcium phosphate cement composed of spherical porous granules based on precipitation of octacalcium phosphate Peer-reviewed

    Masanobu Kamitakahara, Hiromu Kato, Masaki Umetsu

    Journal of the Ceramic Society of Japan　132　(9)　560-562　2024/09

    Publisher: Ceramic Society of Japan

    DOI： 10.2109/jcersj2.24063 　

    ISSN： 1882-0743

    eISSN： 1348-6535

  6. Preparation and Evaluation of Cements Using Spherical Porous β-Tricalcium Phosphate Granules

    Yuichiro Ito, Hiromu Kato, Masaki Umetsu, Masanobu Kamitakahara

    MATERIALS TRANSACTIONS　65　(2)　212-217　2024/02

    Publisher: Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/matertrans.mt-y2023006 　

    ISSN： 1345-9678

    eISSN： 1347-5320

  7. 3D-Printed Methane-Producing Electrodes for Microbial Fuel Cells Developed Using Biogel Ink Containing Live Methanogens and White Charcoal Peer-reviewed

    Masaki Umetsu, Yosuke Watanabe, Masato Ueno, Tatsuya Kobayashi, Hidemitsu Furukawa, Chika Tada

    Macromolecular Materials and Engineering　308　(12)　2300215　2023/10

    Publisher: Wiley

    DOI： 10.1002/mame.202300215 　

    ISSN： 1438-7492

    eISSN： 1439-2054

    More details Close

    Abstract Methanogens are used as catalysts for cathodes in microbial fuel cells, to reduce CO2 to CH4. However, the attachment of microbes to the electrodes via culturing is time‐consuming, and inadequate biofilm formation can lead to lesser surface area coverage, resulting in reduced methane formation. This study aims to improve the production efficiency and performance of methanogen cathodes developed using 3D printing of bioink containing live methanogens. A progressive cavity pump is used for the 3D gel‐printing of methanogens and micro‐sized white charcoal particles into the desired structure. Despite the absence of anaerobic conditions during printing, the 3D‐printed cathodes with higher concentrations of microbial inoculum in the bioink produce more methane gas. Even with an unconcentrated inoculum, the methanogens multiply 800‐fold during incubation, resulting in increased methane gas production. The predominant methanogens in the electrodes included the hydrogenotrophic Methanobacterium spp. Therefore, the technique used in this study can be used to successfully develop 3D‐printed biocathodes catalyzed by methanogenic microbes with verifiable practical applicability. This study is the first to report the growth of methanogens and their methanogenic activity in 3D‐printed cathodes.

  8. Iron azaphthalocyanine electrocatalysts for enhancing oxygen reduction reactions under neutral conditions and power density in microbial fuel cells Peer-reviewed

    Edwin Osebe Nyangau, Hiroya Abe, Yuta Nakayasu, Masaki Umetsu, Masaru Watanabe, Chika Tada

    Bioresource Technology Reports　23　101565　2023/07

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.biteb.2023.101565 　

    ISSN： 2589-014X

  9. Preparation and Evaluation of Cement using Spherical Porous β-Tricalcium Phosphate Granules Peer-reviewed

    Yuichiro ITO, Hiromu KATO, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy　70　(5)　242-247　2023/05

    DOI： 10.2497/jjspm.70.242 　

  10. Semi-wet methanogen cathode composed of oak white charcoal for developing sustainable microbial fuel cells Peer-reviewed

    Hiroto Nakano, Yuta Nakayasu, Masaki Umetsu, Chika Tada

    Journal of Bioscience and Bioengineering　135　(6)　480-486　2023/04

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jbiosc.2023.03.009 　

    ISSN： 1389-1723

  11. Electricity Generation by a Methanogen Cathode Microbial Fuel Cell Peer-reviewed

    Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Journal of Animal Production Environment Science　19/20　(1)　23-33　2021/06

  12. Functional Group Distribution of the Carrier Surface Influences Adhesion of Methanothermobacter thermautotrophicus International-journal Peer-reviewed

    Masaki Umetsu, Takaaki Sunouchi, Yasuhiro Fukuda, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    Archaea　2020　9432803　2020/01

    DOI： 10.1155/2020/9432803 　

    More details Close

    Various support carriers are used for high-density retention of methanogenic archaea in anaerobic wastewater treatment systems. Although the physicochemical properties of carrier materials and microorganisms influence the adhesion of methanogenic archaea, details about the underlying mechanism remain poorly characterized. We applied seven types of chemical surface modifications to carbon felts to clarify the adhesion properties of Methanothermobacter thermautotrophicus, a representative thermophilic hydrogenotrophic methanogen. The relationship between carrier surface properties and methanogen adhesion was evaluated. M. thermautotrophicus adhesion was significantly increased up to 2.6 times in comparison with control on carbon felts treated with NaOH, HCl, H2SO4, or Na2HPO4. Treated carbon felts showed a lower water contact angle, but no correlation between the carrier surface contact angle and methanogen adhesion was observed. On the other hand, at the surface of the carrier that showed improved adhesion of methanogens, the ratio of -COOH : -OH was 1 : 0.65. Such a ratio was not observed with treated carriers for which methanogen adhesion was not improved. Therefore, in the adhesion of M. thermautotrophicus, the functional group abundance was important as well as physical surface properties such as the hydrophobicity. Hydrogenotrophic methanogens are involved in active methanation during the startup of anaerobic digestion. Additionally, these methanogenic archaea function as methanogenic cathode catalysts. Therefore, anaerobic digestion performance will greatly improve by controlling the adhesion of hydrogenotrophic methanogens such as M. thermautotrophicus.

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Misc. 4

  1. New insights into immobilized bacterial systems for removal of heavy metals from wastewater Peer-reviewed

    U. Jhariya, M.-F. Chien, M. Umetsu, M. Kamitakahara

    International Journal of Environmental Science and Technology　22　(9)　8319-8334　2025/02

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s13762-025-06369-6 　

    ISSN： 1735-1472

    eISSN： 1735-2630

    More details Close

    Abstract Industrial and anthropogenic activities release heavy metals (HMs) from natural resources, transforming them into toxic elements. HMs can be extremely toxic, even at very low concentrations; their bioaccumulative nature damages ecosystem endurance and human health. Bacterial bioremediation of HMs is an effective, sustainable, and reliable method owing to inherent and adaptive systems of bacteria that facilitate significant HMs removal via adsorption, ion exchange, and bioaccumulation. However, the use of free cells in wastewater treatment compromises bioremediation efficiency. Bacterial immobilization emerges as a promising visionary technique for treating HMs-contaminated wastewater. Therefore, the present review elucidates the potential of various bacterial remediation mechanisms and highlights current research outcomes in the field of metal ion bioremediation. Furthermore, this review explores the importance and potential applications of bacterial immobilization in the context of metal ion bioremediation. A comprehensive literature review was conducted to demonstrate the advantages of immobilized bacterial cells in HM-contaminated wastewater treatment. The groundbreaking relationship between bacterial HM removal mechanisms and immobilization methods has been conclusively established. Future research that integrates bacterial HM removal mechanisms and bacterial immobilization methods could play an instrumental role in the effective treatment strategies and efficient recovery of HMs from wastewater.

  2. Preparation of Cements Composed of Spherical Calcium Phosphate Granules for Bone Regeneration Invited Peer-reviewed

    58　(9)　588-591　2023/09

  3. Preparation of Spherical Porous Granules of Calcium Phosphate and Its Medical Application Invited Peer-reviewed

    106　7-17　2023/02

  4. 微生物と非生物の狭間から見る付着性 Invited Peer-reviewed

    梅津 将喜

    生物工学会誌　100　(7)　380　2022/07

    DOI： 10.34565/seibutsukogaku.100.7_380 　

Presentations 101

  1. Rapid and Viable Immobilization of Yeast Cells on Material Surfaces via Electrophoretic Deposition

    Masaki UMETSU, Keita SUZUKI, Masanobu KAMITAKAHARA

    The Water and Environment Technology Conference 2025 (WET2025)　2025/07/06

  2. ニッケル添加アパタイトがメタン発酵における微生物群集構造に与える影響

    梅津将喜, 上高原理暢

    第59回日本水環境学会年会　2025/03/17

  3. The effect of serum component adsorption on the surface properties and initial microbial adhesion of various materials

    Masaki UMETSU, Kyogo HOSHI, Masanobu KAMITAKAHARA

    The 22th Asian BioCeramics Symposium (ABC2024)　2024/12/04

  4. 材料表面におけるコンディショニングフィルムの形成が微生物の付着性に与える影響 Invited

    梅津 将喜

    2024(令和6)年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2024/06/14

  5. 血清成分の吸着による材料表面特性の変化が微生物付着性に与える影響 Invited

    梅津 将喜, 星 京吾, 堰合 亮太, 上高原 理暢

    2023年度 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会　2023/12/22

  6. Accumulation of Yeast Cells by Electrophoretic Deposition for Biosorption

    Masaki UMETSU, Keita SUZUKI, Masanobu KAMITAKAHARA

    International Conference on New Horizons in Biotechnology (NHBT-2023)　2023/11/27

  7. 血清成分の吸着によるチタンの表面性状および微生物付着性の変化

    梅津 将喜, 堰合 亮太, 星 京吾, 上高原 理暢

    第45回日本バイオマテリアル学会大会　2023/11/07

  8. ニッケル含有リン酸カルシウム担体上でのメタン生成菌の挙動

    梅津 将喜, 上高原 理暢

    第57回日本水環境学会年会　2023/03/17

  9. Fabrication and Evaluation of Porous Calcium Phosphate Cements with Controlled Microstructure Using Spherical Porous Granules

    Masaki Umetsu, Yuichiro Ito, Hiromu Kato, Masanobu Kamitakahara

    20th Asian Bioceramics Symposium (ABC2022)　2022/12/11

  10. チタン表面への血清成分吸着が微生物付着挙動に与える影響

    梅津 将喜, 堰合 亮太, 星 京吾, 上高原 理暢

    日本微生物生態学会第35回大会　2022/11/01

  11. Culturing methanogens using nickel-added calcium phosphate carriers

    2022/05/25

  12. Examination of a Carbon Nanotube-Dispersed Methanogen Culture Method for Producing Methanogen Biocathodes

    Masaki Umetsu, Minfang Zhang, Atsuko Sekiguchi, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    Material Research Meeting 2021　2021/12/14

  13. Simultaneous Power Generation and Methane Production by a Methanogenic Cathode Microbial Fuel Cell

    Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference 2019　2019/07/14

  14. Power generation with a batch type Microbial Fuel Cell using a hydrogenotrophic methanogen as cathodic catalyst

    Masaki Umetsu, Yasuhiro Fukuda, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    16th IWA World Congress on Anaerobic Digestion　2019/06/26

  15. メタン菌カソード微生物燃料電池の実用化の可能性についての検討

    梅津 将喜, 多田 千佳

    日本畜産環境学会 第18回大会　2019/06/15

  16. Electricity Generation with a Fed-Batch Type and a Continuous Type Methanogen Cathode Microbial Fuel Cell

    Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference 2018　2018/07/15

  17. Methane production in the fed-batch Microbial Fuel Cell

    2018/07/11

  18. 微生物燃料電池におけるアノードでのメタン菌増殖とその解決法

    梅津 将喜, 福田 康弘, 高橋 英志, 多田 千佳

    日本畜産環境学会 第17回大会　2018/06/23

  19. 担体表面の化学処理によるMethanothermobacter thermautotrophicus strain ΔHの付着性向上

    梅津 将喜, 簾内 崇彰, 福田 康弘, 中井 裕, 高橋 英志, 多田 千佳

    環境微生物系合同大会2017　2017/08/30

  20. 畜産廃水処理技術として見たメタン菌カソード微生物燃料電池の利用

    梅津 将喜, 福田 康弘, 中井 裕, 多田 千佳

    日本畜産環境学会 第16回大会　2017/06/17

  21. Effect of Coexistence of Polymeric Carbon Nitride and Light Irradiation on Biological Methane Production

    Indra Jaya BUDIARSO, Masaki UMETSU, Yuta NAKAYASU, Masanobu KAMITAKAHARA

    The Water and Environment Technology Conference 2025 (WET2025)　2025/07/06

  22. Analysis of Biofilm Characteristics and Microbial Communities on Different Material Surfaces Installed in a Small-Scale River

    Hiroto MATSUSAKA, Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA, Chika TADA, Masanobu KAMITAKAHARA

    The Water and Environment Technology Conference 2025 (WET2025)　2025/07/06

  23. 酸性鉱山排水からの鉄化合物の合成に関する研究

    高 靖宇, 梅津 将喜, 簡 梅芳, 上高原 理暢

    2025年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2025/06/12

  24. ヒアルロン酸を添加したリン酸カルシウムセメントの作製と軟骨前駆細胞を用いた評価

    川邉 和輝, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2025年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2025/06/12

  25. リン酸カルシウムセメントの粉液比がセメント物性および内包微生物活性に及ぼす影響

    齋藤 禎範, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2025年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2025/06/12

  26. 鉱山排水路に設置した種々の材料における化学反応とバイオフィルム形成

    松阪 寛仁, 梅津 将喜, 簡 梅芳, 上高原 理暢

    2025年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2025/06/12

  27. Biogenic Iron Compounds Synthesis Using Iron Metal for Selenate Removal from Wastewater

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    International Conference on Advances in Biotechnology and Bioinformatics (ICABB 2024)　2024/11/27

  28. 抗菌性と骨再生促進機能を有するリン酸カルシウムセメントの作製および評価

    樋山 颯, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  29. アルギン酸添加電気泳動堆積法による鉄酸化細菌の活性維持を目的とした固定方法の開発

    水越 千誉, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  30. 鉱山廃水からの鉄化合物の合成とその有効利用に関する研究

    高 靖宇, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  31. 軟骨内骨化を誘導するリン酸カルシウムセメントの作製

    川邉 和輝, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  32. 微生物を担持可能とするリン酸カルシウムセメントの作製

    齋藤 禎範, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  33. 水環境に設置した材料表面に形成されるバイオフィルムの解析

    松阪 寛仁, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024 (令和6) 年度 第17回資源・素材学会東北支部 若手の会　2024/11/10

  34. 血清成分吸着表面に対する非生物的モデルによる微生物付着予測

    星京吾, 梅津将喜, 上高原理暢

    第37回微生物生態学会広島大会　2024/10/29

  35. 担体への迅速な微生物固定を可能とする電気泳動堆積法の検討

    鈴木渓太, 梅津将喜, 上高原理暢

    第37回微生物生態学会広島大会　2024/10/29

  36. Controlled Synthesis of Jarosite and Schwertmannite and their Comparative Removal Analysis for Toxic Oxyanions

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    The 15th ISAJ Annual Symposium　2024/10/29

  37. 酸化チタンの紫外線応答性を利用した細胞や微生物の材料表面での挙動制御

    岩間永樹, 梅津将喜, 上高原理暢

    日本バイオマテリアル学会シンポジウム2024　2024/10/29

  38. Improving Performance of Microbial Fuel Cells with Molecular Catalysts of Iron Azaphthalocyanine in Air-Breathing Cathode

    Hiroya ABE, Edwin O. NYANGAU, Yuta NAKAYASU, Masaki UMETSU, Masaru WATANABE, Chika TADA

    Pacific Rim Meeting (PRiME) 2024　2024/10/09

  39. 白炭を活用したメタン菌カソード電極微生物燃料電池 Invited

    多田千佳, 仲野博斗, 中安祐太, 上野正人, 梅津将喜, 小林竜也, 渡邉洋輔, 古川英光

    第22回日本炭化学会大会　2024/09/19

  40. Analysis of Surface and Prediction of Microbial Adhesion by Contact Angle Measurement under Water Conditions

    2024/09/17

  41. Control of adhesion and detachment of cells and microorganisms on titanium dioxide surfaces using UV

    2024/09/10

  42. Synthesis of copper-containing alpha-tricalcium phosphate and its application to antimicrobial cements

    2024/09/10

  43. Controlled synthesis of biotic jarosite and its comparative analysis against abiotic jarosite and biotic schwertmannite in selenate removal

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    The 10th International Symposium on Functional Materials (ISFM2024)　2024/08/05

  44. Preparation of copper-containing α-tricalcium phosphate and investigation of its potential for cements with antimicrobial activity

    Hayate HIYAMA, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    The 10th International Symposium on Functional Materials (ISFM2024)　2024/08/03

  45. Consideration of Bacterial Adhesion on Serum-Components-Adsorbed Surface by Comparing Surface Free Energy in Water and Air

    Kyogo HOSHI, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    Water and Environment Technology Conference 2024 (WET2024)　2024/07/21

  46. Development of Immobilization Technique of Acidithiobacillus ferrooxidans Using Electrophoretic Deposition with Alginate to Maintain Activity

    Chitaka MIZUKOSHI, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    Water and Environment Technology Conference 2024 (WET2024)　2024/07/21

  47. 3Dゲルプリントで作成したメタン菌カソード電極を用いた微生物燃料電池

    上野 正人, 小林 竜也, 渡邉 洋輔, 梅津 将喜, 古川 英光, 多田 千佳

    日本畜産環境学会第22回大会　2024/06/15

  48. 人工骨セメント用途の抗菌金属を固溶させたα型リン酸三カルシウムの作製に関する研究

    樋山 颯, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024(令和6)年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2024/06/14

  49. 電気泳動堆積によるアルギン酸ゲルの形成と鉄酸化細菌固定

    水越 千誉, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2024(令和6)年度 資源・素材学会東北支部 春季大会　2024/06/14

  50. 直流電流による電気泳動堆積法を応用した微生物集積技術の開発

    鈴木 渓太, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    粉体粉末冶金協会 2024年度春季大会(第133回講演大会)　2024/05/21

  51. 酸化チタン薄膜の作製とその表面での細胞および微生物の接着

    岩間 永樹, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    粉体粉末冶金協会 2024年度春季大会(第133回講演大会)　2024/05/21

  52. 球状多孔質顆粒を用いた多孔質リン酸八カルシウムセメントの作製と評価

    上高原 理暢, 伊藤 佑一郎, 梅津 将喜

    日本セラミックス協会2024年年会　2024/03/15

  53. Significance of morphologically distinct biogenic jarosite particles in selenate removal from wastewater

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    ISPF Multinational Symposium on Resilient Planet

  54. 球状顆粒を用いることで微構造制御したリン酸八カルシウムを主結晶相とする多孔質セメントの作製

    伊藤 佑一郎, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2023年度 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会　2023/12/22

  55. Controlled Precipitation of Jarosite and Schwertmannite and their Comparative Analysis for Adsorption of Toxic Oxyanions

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    International Conference on New Horizons in Biotechnology (NHBT-2023)　2023/11/27

  56. 抗菌金属を固溶させたα型リン酸三カルシウムの作製

    樋山 颯, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2023(令和5)年度 資源・素材学会東北支部 秋季大会および若手の会　2023/11/19

  57. 電気泳動堆積を利用した擬似バイオフィルム形成を伴う微生物固定化技術の開発

    水越 千誉, 鈴木 渓太, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2023(令和5)年度 資源・素材学会東北支部 秋季大会および若手の会　2023/11/19

  58. 二酸化炭素雰囲気下での焼結による水酸アパタイト多孔体の炭酸含有量の制御

    上高原 理暢, 藤井 哲也, 梅津 将喜

    無機マテリアル学会 第147回学術講演会　2023/11/10

  59. 木製微生物燃料電池による環境発電

    阿部博弥, Nyangau Edwin Osebe, 中安祐太, 渡邉賢, 梅津将喜, 多田千佳

    化学とマイクロ・ナノシステム学会 第48回研究会（CHEMINAS 48）　2023/11/06

  60. 血清成分の吸着したガラスの大気中および水中での表面特性の評価

    星 京吾, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    第45回日本バイオマテリアル学会大会　2023/11/06

  61. 純度の異なるチタン金属に対する種々の酸化処理が擬似体液中でのアパタイト形成能に与える影響

    岩間 永樹, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    令和5年度 日本セラミックス協会東北北海道支部 研究発表会　2023/11/03

  62. 電気泳動堆積法を利用した酵母の集積における電圧と印加時間の影響

    鈴木 渓太, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    令和5年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会　2023/09/07

  63. 生体環境下でリン酸八カルシウムを析出し硬化するセメントの作製および評価

    伊藤 佑一郎, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会 第36回秋季シンポジウム　2023/09/07

  64. 銀イオンの担持方法を変えたリン酸八カルシウム顆粒の作製と抗菌性評価

    長浜 陵大, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会 第36回秋季シンポジウム　2023/09/07

  65. Enhancing Microbial Fuel Cell Performance with Optimized Carbon Nanotube-Based Electrodes

    Minfang Zhang, Mei Yang, Ying Zhou, Don Futaba, Masaki Umetsu, Chika Tada

    The 65th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium　2023/09/04

  66. Livestock Wastewater Treatment and Power Generation Using Semi-Wet Biocathode Electrode MFC

    Hiroto Nakano, Masaki Umetsu, Yuta Nakayasu, Koji Yokoyama, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    FEMS 2023　2023/07/12

  67. Three-dimensional printing of electrodes for methanogen-cathode microbial fuel cells

    Masato Ueno, Yosuke Watanabe, Tatsuya Kobayashi, Masaki Umetsu, Hidemitsu Furukawa, Chika Tada

    FEMS 2023　2023/07/11

  68. Controlled Precipitation of Iron Hydroxysulfates by Acidithiobacillus ferrooxidans and Evaluation of their Adsorption Ability for Toxic Oxyanions

    Upasana JHARIYA, Mei-Fang CHIEN, Masaki UMETSU, Masanobu KAMITAKAHARA

    Water and Environment Technology Conference Online2023 (WET2023-online)　2023/07/09

  69. Microbial Fuel Cells Using Iron-Azaphthalocyanine Cathode towards Sustainable Wastewater Treatment

    Edwin O. NYANGAU, Hiroya ABE, Yuta NAKAYASU, Masaki UMETSU, Masaru WATANABE, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference Online2023 (WET2023-online)　2023/07/09

  70. Improving the Performance of Semi-Wet Biocathode Microbial Fuel Cells by Chemical Surface Treatment of the Anode Electrode

    Hiroto NAKANO, Masaki UMETSU, Koji YOKOYAMA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference Online2023 (WET2023-online)　2023/07/08

  71. 表面酸化したチタンの骨結合性と細胞接着特性の評価

    岩間 永樹, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    資源・素材学会東北支部 2023(令和5)年度春季大会　2023/06/08

  72. 電気泳動堆積を利用したチタン電極上への酵母の集積

    鈴木 渓太, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    資源・素材学会東北支部 2023(令和5)年度春季大会　2023/06/08

  73. 血清成分を吸着させた材料表面に対する微生物付着性の評価

    星 京吾, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    資源・素材学会東北支部 2023(令和5)年度春季大会　2023/06/08

  74. 雰囲気制御した焼結による水酸アパタイト焼結体の微構造と組成の制御

    藤井 哲也, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    令和4年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会　2022/11/11

  75. 種々のβ型リン酸三カルシウム顆粒を用いた連通孔を有するセメントの作製

    伊藤 佑一郎, 加藤 大夢, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    令和4年度 日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会　2022/11/11

  76. 銀イオン担持方法によるリン酸八カルシウム顆粒からの銀イオン放出挙動の制御

    長浜 陵大, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    2022年度 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会　2022/10/26

  77. 種々の生体吸収性高分子の添加がリン酸カルシウムペーストの特性に与える影響

    加藤 翔, 梅津 将喜, 上高原 理暢, 吉原 久美子, 吉田 靖弘

    2022年度 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会　2022/10/26

  78. Methane production and microbial community under mesophilic anaerobic digestions which added various white charcoals

    Hiroto NAKANO, Yuta NAKAYASU, Masaki UMETSU, Chika TADA

    IWA World Water Congress & Exhibition 2022

  79. 純チタンの表面酸化による酵母の付着と脱着の制御

    堰合 亮太, 梅津 将喜, 簡 梅芳, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム　2022/09/16

  80. リン酸カルシウムと種々の生体吸収性高分子を複合化したペースト状人工骨の作製

    加藤 翔, 梅津 将喜, 上高原 理暢, 吉原 久美子, 吉田 靖弘

    日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム　2022/09/16

  81. Effect of Chemical Surface Modification of Carbon Felt on Preventing Methanogen Adhesion

    Hiroto NAKANO, Masaki UMETSU, Koji YOKOYAMA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference Online2022 (WET2022-online)　2022/07/09

  82. 薬剤の担持方法を変えたリン酸八カルシウム顆粒の作製

    長浜 陵大, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    粉体粉末冶金協会2022年度春季大会(第129回講演大会)　2022/05/26

  83. 形状と気孔率の異なるβ型リン酸三カルシウム顆粒を用いたセメントの作製と評価

    伊藤 佑一郎, 加藤 大夢, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    粉体粉末冶金協会2022年度春季大会(第129回講演大会)　2022/05/25

  84. Preparation of porous calcium phosphate cement using setting reaction by precipitation of octacalcium phosphate

    2022/05/25

  85. 白炭を活用したセミドライバイオカソード微生物燃料電池の開発

    仲野 博斗, 中安 祐太, 梅津 将喜, 多田 千佳

    第56回日本水環境学会年会　2022/03/16

  86. 純チタンの表面酸化と紫外線照射が酵母付着性に与える影響の評価

    堰合 亮太, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会2022年年会　2022/03/12

  87. α型リン酸三カルシウムと生体吸収性高分子からなるペースト状人工骨の作製

    加藤 翔, 梅津 将喜, 上高原 理暢, 吉原 久美子, 吉田 靖弘

    日本セラミックス協会2022年年会　2022/03/11

  88. 二酸化炭素雰囲気下における水酸アパタイトの焼結挙動の解明

    藤井 哲也, 梅津 将喜, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会2022年年会　2022/03/11

  89. 骨再生のための球状多孔体を用いた多孔質リン酸カルシウムセメントの作製と評価

    加藤 大夢, 梅津 将喜, 松原 秀彰, 上高原 理暢

    第60回セラミックス基礎科学討論会　2022/01/08

  90. Improved microbial fuel cell efficiency using a methanogen cathode electrode

    Chika Tada, Masaki Umetsu, Hideyuki Takahashi

    Material Research Meeting 2021　2021/12/15

  91. 多孔質球状顆粒を用いて微構造を制御した多孔質リン酸カルシウムセメントの作製

    上高原 理暢, 加藤 大夢, 淺原 叶, 梅津 将喜, 松原 秀彰

    第43回日本バイオマテリアル学会大会 第8回アジアバイオマテリアル学会　2021/11/30

  92. 骨再生のための球状多孔体を用いた多孔質リン酸カルシウムセメントの作製

    加藤 大夢, 梅津 将喜, 松原 秀彰, 上高原 理暢

    2021年度 東北大学金属材料研究所共同研究ワークショップ 日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会　2021/09/29

  93. 球状多孔体を用いた多孔質リン酸カルシウムセメントの設計と作製

    加藤 大夢, 梅津 将喜, 松原 秀彰, 上高原 理暢

    日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム　2021/09/02

  94. 微生物燃料電池のメタン菌カソード電極として利用する白炭種

    仲野 博斗, 中安 祐太, 梅津 将喜, 多田 千佳

    日本畜産環境学会第19 回大会　2021/06/19

  95. メタン生成菌をカソード触媒として利用した微生物燃料電池の基礎的研究

    梅津 将喜, 福田 康弘, 中井 裕, 多田 千佳

    第51回日本水環境学会年会　2017/03/17

  96. Electricity generation by a microbial fuel cell using a thermophilic methanogen as catalyst in the cathode

    Masaki UMETSU, Yasuhiro FUKUDA, Yutaka NAKAI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference 2016　2016/08/28

  97. メタン菌カソード電極の効率化を目的とした微生物付着性に関する検討

    梅津 将喜, 福田 康弘, 中井 裕, 多田 千佳

    日本畜産環境学会 第15回大会　2016/06/18

  98. Observation of the Electrode Surface Microbes in Microbial Fuel Cell

    Masaki Umetsu, Yasuhiro Fukuda, Yutaka Nakai, Chika Tada

    The 13th International Symposium on Integrated Field Science　2016/03/10

  99. Microbial fuel cell using methanogens as the catalysts

    2015/08/04

  100. 微生物燃料電池の現状とメタン生成古細菌を用いたバイオカソード微生物燃料電池

    梅津 将喜, 福田 康弘, 中井 裕, 多田 千佳

    日本畜産環境学会 第14回大会　2015/06/20

  101. 地域住民参加型の超小型メタン発酵装置を活用した資源循環

    野村 俊介, 中安 祐太, 大風 翼, 梅津 将喜, 多田 千佳

    日本畜産環境学会第21回大会　2023/06/18

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Industrial Property Rights 2

  1. MICROBIAL FUEL BATTERY, WASTE WATER TREATMENT SYSTEM

    Property Type: Patent

  2. 微生物担体の製造方法

    梅津 将喜, 上髙原 理暢, 静間 帆香

    Property Type: Patent

Research Projects 12

  1. リン酸カルシウムセメントの微構造制御による高機能微生物担体の開発

    梅津将喜

    Offer Organization: 公益財団法人 日本板硝子材料工学助成会

    System: 2025年度(第47回) 研究助成

    Institution: 東北大学

    2025/04 - 2028/03

  2. 河川中の鉄材料表面におけるバイオフィルム形成が微生物生態系および金属濃集に与える影響

    梅津将喜

    Offer Organization: 公益社団法人 河川財団

    System: 一般的助成（若手研究者）

    Institution: 東北大学

    2025/04 - 2026/03

  3. 鉄酸化細菌を迅速かつ高密度に生産する電圧印加を利用した培養システムの開発

    梅津将喜, 上高原理暢

    Offer Organization: 東北大学大学院環境科学研究科DOWA寄附講座

    System: 第３回環境研究シーズ育成支援事業(DOWAシーズ育成事業)

    Institution: 東北大学

    2025/01 - 2026/03

  4. 微量元素徐放性リン酸カルシウム担体によるメタン生成菌の選択的凝集

    梅津 将喜

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 若手研究

    Institution: 東北大学環境科学研究科

    2022/04 - 2026/03

  5. 電気化学的手法を利用した微生物の新しい分離凝集技術の開発

    梅津 将喜, 上高原 理暢

    Offer Organization: 東北大学大学院環境科学研究科DOWA寄附講座

    System: 第１回環境研究シーズ育成支援事業(DOWAシーズ育成事業)

    Institution: 東北大学

    2023/01 - 2025/03

  6. 生物学的金属イオン回収のための外部刺激応答性担体の創製

    上高原 理暢, 梅津 将喜, 簡 梅芳

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 挑戦的研究(萌芽)

    Institution: 東北大学

    2022/06 - 2025/03

  7. Energy conversion system using wood-derived carbons that contribute to organic waste resource recycling

    2022/04 - 2025/03

  8. 抗菌性人工骨を目指したリン酸八カルシウム多孔質顥粒への銀イオン担持方法の検討

    梅津 将喜

    Offer Organization: 一般財団法人イオン工学振興財団

    System: 2022年度研究助成

    Institution: 東北大学環境科学研究科

    2022/09 - 2024/03

  9. CO2直接供給型バイオカソード微生物燃料電池による高速メタン変換・循環システム

    多田 千佳, 中安 祐太, 梅津 将喜, 渡邉 洋輔, 古川 英光, 張 民芳, 高橋 英志, 横山 幸司, 関口 貴子

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 基盤研究(A)

    Institution: 東北大学

    2021/04 - 2024/03

  10. 抗菌性生体材料の開発を目指した組織細胞およびバクテリアの付着予測モデル構築

    梅津 将喜

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 研究活動スタート支援

    Institution: 東北大学環境科学研究科

    2021/08 - 2023/03

    More details Close

    本研究では、コロイド粒子の凝集/分散を表す代表的なモデルであるDLVO理論を応用して、生体材料に対するタンパク質およびバクテリア細胞の付着メカニズム解明に挑戦する。 本年度は酸化チタンに対する出芽酵母(真核生物)および大腸菌(原核生物)の付着特性の解明に着手した。酸化チタンは代表的なインプラント材料であり、表面の酸化処理によって骨芽細胞への親和性が変化することが知られている。また酸化チタンは光触媒活性を持ち紫外線照射によって表面親水性が向上することから、粗さなどの物理的な変化を伴わず表面性状を変化させることで、微生物やタンパク質との付着性を評価できるのではないかと考えた。その結果、無処理区と比較して陽極酸化処理を行った酸化チタン表面では出芽酵母および大腸菌の付着数が増加する傾向が見られた。一方、酸化チタン自体の表面自由エネルギーが非常に高く、各処理条件間での親水性に大きな差が見られなかったことから、各処理条件における付着性の違いをDLVO理論だけで評価するには課題があることが明らかになった。本年度の結果を参考に、酸化チタンに限定せず高分子材料やリン酸カルシウムなど幅広い生体材料を対象に、材料表面性状と微生物付着性の関係について調査を進める。 またタンパク質などの有機物吸着が材料表面性状に与える影響を評価するために、大腸菌培養用の培地に浸した酸化チタンの接触角を測定したところ、純水に浸した酸化チタンと比較し表面疎水性に変化が見られた。これは、液中に含まれる有機物が材料表面に付着し薄い層を形成するためであり、生体内や環境中のような実環境に近い条件での微生物付着性を予測するためには、吸着した有機物層を介した材料表面性状の解析方法を考案する必要があることが改めて示された。

  11. Preparation of photoresponsive scaffolds that enable highly efficient biological recovery of rare metals

    Kamitakahara Masanobu

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    Institution: Tohoku University

    2019/06 - 2022/03

    More details Close

    We prepared the titanium plates with titanium oxide layer on their surface by various oxidation treatments for the creation of the scaffolds that can control the attachment and detachment of microorganisms. By anodizing the titanium plate, it was possible to form a highly hydrophilic and rough titanium oxide layer. This anodized sample had higher adhesion to yeast than the unoxidized sample. When the yeast attached to the surface-oxidized titanium plate was irradiated with UV, the metabolic activity of the yeast decreased and the photocatalytic activity of titanium oxide was expressed. On the other hand, it was found that the yeast expressing the molybdenum-binding protein loaded on the porous ceramic could also recover molybdenum.

  12. メタン菌の高密度整列による高効率メタン菌カソード微生物燃料電池の開発

    梅津 将喜

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 東北大学

    2019/04 - 2021/03

    More details Close

    本研究ではメタン菌カソード微生物燃料電池の高効率化のために、電極上へのメタン菌の高密度配列に焦点を置き、(1)電極表面の化学処理，(2)電圧印加によるメタン菌の選択的集積培養，(3)メタン菌の定着場所となるマイクロサイズ構造体の作製に取り組んでいる。 (1)カーボンフェルト電極に対し７種類の化学的表面処理を行い、メタン菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)の付着量を比較したところ、NaOH処理やHCl処理によってM. thermautotrophicusの付着量が有意に増加した。また、処理電極の物理化学的性状を測定した結果、メタン菌の付着性に強く影響すると言われる表面疎水性だけではなく、-OH基や-COOH基といった表面官能基のバランスがメタン菌の付着に関与している可能性が示された。 (2)メタン菌の集積培養のために電圧印加リアクターを複数作製した。すでに試運転を複数回行っており、今後詳細な集積条件の検討を行なっていく。 (3)メタン菌をより高密度に定着させるために、粒子状の炭材やカーボンナノチューブを用いて電極上にマイクロサイズの構造物を作製することを計画している。20 μm前後に粉砕したナラ炭材を用いて電極を作製し、メタン菌の付着培養を行った。カーボンフェルトとは異なりナラ炭材上ではメタン菌が密集して付着しており、炭材を用いた電極を利用することで、より高密度にメタン菌を集積させることができる可能性が示された。カーボンナノチューブにおいても、分散液やフォレスト構造物に対するメタン菌の付着性やメタン活性の評価を始めており、メタン菌に対して毒性の無い分散剤の選択などを行なっている。

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