梅津 信二郎 (ウメズ シンジロウ)

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所属

理工学術院 創造理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.umeshin.mmech.waseda.ac.jp/en/

プロフィール

2001年 9月 早稲田大学 理工学部 機械工学科 客員研究助手
2002年 4月 早稲田大学 理工学部 機械工学科 助手
2006年 3月 博士(工学)取得(早稲田大学)
2007年 4月 独立行政法人 理化学研究所 基幹研究所 基礎科学特別研究員
2009年 4月 東海大学 工学部 機械工学科 助教
2012年 4月 東海大学 工学部 機械工学科 講師
2014年 4月 早稲田大学 創造理工学部 総合機械工学科 准教授
2019年 4月 早稲田大学 創造理工学部 総合機械工学科 教授

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  • 2003年04月
    -
    2006年03月

    早稲田大学 理工学研究科 機械工学専攻 博士後期課程  

  • 2001年04月
    -
    2003年03月

    早稲田大学 理工学研究科 機械工学専攻 博士前期課程  

  • 1997年04月
    -
    2001年03月

    早稲田大学 理工学部 機械工学科   School of Science and Engineering  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    精密工学会

  •  
     
     

    日本機械学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 機械力学、メカトロニクス

  • ロボティクス、知能機械システム

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • マイクロ加工、知能機械、マイクロ・ナノバイオエンジニアリング、バイオICT、太陽電池

研究シーズ 【 表示 / 非表示

論文 【 表示 / 非表示

  • New cost effective design of PCR heating cycler system using Peltier plate without the conventional heating block

    Gamal A. Nasser, Ahmed L. Abdel-Mawgood, A. A. Abouelsoud, Hisham Mohamed, Shinjiro Umezu, Ahmed M.R.Fath El-Bab

    Journal of Mechanical Science and Technology   35 ( 7 ) 3259 - 3268  2021年07月

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    Temperature control is a critical factor in PCR for efficient DNA amplification. The main aim is to achieve tight control and high rate of heating and cooling for a portable, cost-effective PCR device. This speed depends on reduction of the thermal mass of the PCR heating part. The common methods used to decrease the device's thermal mass or heating/cooling time are to improve desirable device structural design and to choose a better heating and cooling mechanism with robust controller. Increasing the thermal mass provides a good temperature distribution on the heater surface, but it delays the heat transfer. Therefore, removing thermal mass makes the controller struggle to provide a high temperature uniformity distribution on Peltier surface. In this paper, we provide a cost-effective PCR heating/cooling system using Peltier element. This system is controlled using adaptive FLC with bang-bang as a hybrid controller to provide good accuracy with maximum available temperature changing rate. The results show that in cooling, the adaptive FLC with bang-bang controller is faster by 20 % than the normal PD-like FLC, however in heating it is faster by 5 to 10 %. The adaptive FLC provided steady state error 3 % and 1.5 % less than the normal FLC at denaturation and annealing steps, respectively. Temperature distribution is tested using thermal camera. The device is validated by performing conventional PCR. The amplification product was analyzed by electrophoresis on a 1.5 % agarose gel then stained with ethidium bromide and the products show successfully amplified.

    DOI

  • Remote radio control of insect flight reveals why beetles lift their legs in flight while other insects tightly fold

    Takumi Kosaka, Jia Hui Gan, Le Duc Long, Shinjiro Umezu, Hirotaka Sato

    Bioinspiration and Biomimetics   16 ( 3 )  2021年05月

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    In the research and development of micro air vehicles, understanding and imitating the flight mechanism of insects presents a viable way of progressing forward. While research is being conducted on the flight mechanism of insects such as flies and dragonflies, research on beetles that can carry larger loads is limited. Here, we clarified the beetle midlegs' role in the attenuation and cessation of the wingbeat. We anatomically confirmed the connection between the midlegs and the elytra. We also further clarified which pair of legs are involved in the wingbeat attenuation mechanism, and lastly demonstrated free-flight control via remote leg muscle stimulation. Observation of multiple landings using a high-speed camera revealed that the wingbeat stopped immediately after their midlegs were lowered. Moreover, the action of lowering the midleg attenuated and often stopped the wingbeat. A miniature remote stimulation device (backpack) mountable on beetles was designed and utilized for the free-flight demonstration. Beetles in free flight were remotely induced into lowering (swing down) each leg pair via electrical stimulation, and they were found to lose significant altitude only when the midlegs were stimulated. Thus, the results of this study revealed that swinging down of the midlegs played a significant role in beetle wingbeat cessation. In the future, our findings on the wingbeat attenuation and cessation mechanism are expected to be helpful in designing bioinspired micro air vehicles.

    DOI

  • Smooth and slipless walking mechanism inspired by the open-close cycle of a beetle claw

    Daiki Shima, Jia Hui Gan, Shinjiro Umezu, Hirotaka Sato

    Bioinspiration and Biomimetics   16 ( 1 )  2021年01月

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    This study investigated the function of the beetle's claw for its smooth and slipless walking and designed an artificial claw open-close cycle mechanism to mimic the beetle's walking. First, the effects of claw opening and closing on beetles' ability to attach to surfaces were examined. A beetle does not have an attachment pad, and only its claws work to grip the ground; its claw opens and closes and attaches with two sharp hooks. With their claws, beetles can smoothly walk, neither slipping on nor having their claws stuck in the surface. How do they perform smooth walking with sharp claws? In this study, we observed that beetles close their claws when they raise and swung their legs forward, while they open their claws when they lowered their legs to the ground. We then conducted non-destructive tests: their claws were forced open or closed. There was a significant difference in the trajectories of forced-closed claws compared to intact claws and forced-open claws. When their claws were forced-closed, this caused slippage in walking. On the other hand, when a claw was forced-open and its rotation was also inhibited, the claw stuck heavily in the surface, and the beetle could not walk. Based on these findings, we designed an artificial claw to open and close in the same cyclic manner as in the case of natural beetles. The performance of the artificial claw was consistent with the conclusions drawn from natural beetles: the locomotive robot with the artificial claw smoothly moved without slippage. Through these observations, non-destructive tests and performance of the bio-inspired artificial claws, this study confirmed the function of the open-close cycle of beetle claws and demonstrated and successfully adopted it for a locomotive robot.

    DOI PubMed

  • Spray Pyrolyzed TiO<inf>2</inf> Embedded Multi-Layer Front Contact Design for High-Efficiency Perovskite Solar Cells

    Md Shahiduzzaman, Mohammad Ismail Hossain, Sem Visal, Tetsuya Kaneko, Wayesh Qarony, Shinjiro Umezu, Koji Tomita, Satoru Iwamori, Dietmar Knipp, Yuen Hong Tsang, Md Akhtaruzzaman, Jean Michel Nunzi, Tetsuya Taima, Masao Isomura

    Nano-Micro Letters   13 ( 1 )  2021年01月

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    The photovoltaic performance of perovskite solar cells (PSCs) can be improved by utilizing efficient front contact. However, it has always been a significant challenge for fabricating high-quality, scalable, controllable, and cost-effective front contact. This study proposes a realistic multi-layer front contact design to realize efficient single-junction PSCs and perovskite/perovskite tandem solar cells (TSCs). As a critical part of the front contact, we prepared a highly compact titanium oxide (TiO2) film by industrially viable Spray Pyrolysis Deposition (SPD), which acts as a potential electron transport layer (ETL) for the fabrication of PSCs. Optimization and reproducibility of the TiO2 ETL were discreetly investigated while fabricating a set of planar PSCs. As the front contact has a significant influence on the optoelectronic properties of PSCs, hence, we investigated the optics and electrical effects of PSCs by three-dimensional (3D) finite-difference time-domain (FDTD) and finite element method (FEM) rigorous simulations. The investigation allows us to compare experimental results with the outcome from simulations. Furthermore, an optimized single-junction PSC is designed to enhance the energy conversion efficiency (ECE) by > 30% compared to the planar reference PSC. Finally, the study has been progressed to the realization of all-perovskite TSC that can reach the ECE, exceeding 30%. Detailed guidance for the completion of high-performance PSCs is provided.[Figure not available: see fulltext.]

    DOI

  • Best of both worlds: A novel, environment-friendly approach to 3D printing metal–plastic hybrid structures

    Shinjiro Umezu, Hirotaka Sato

    Reinforced Plastics   65 ( 1 ) 53 - 55  2021年01月

    DOI

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Misc 【 表示 / 非表示

  • Airtight, flexible, disposable barrier for extubation

    Kayo Hirose, Kanji Uchida, Shinjiro Umezu

    Journal of Anesthesia   34 ( 5 ) 798 - 799  2020年10月

    速報,短報,研究ノート等(学術雑誌)  

    DOI PubMed

  • 水溶性チタン錯体を用いた有機無機ハイブリッド太陽電池のTiO2電極の作製

    國吉望月, 藤代義正, 安江祥慶, Md. Shahiduzzaman, 勝又 哲裕, 金子 哲也, 磯村 雅夫, 岩森 暁, 梅津信二郎, 小林亮, 垣花眞人, 冨田 恒之

    日本セラミックス協会2018年年会    2018年03月

  • 色素増感太陽電池に向けたニードル状アナターゼ型二酸化チタンの高比表面積化

    菊地 貴寛, 冨田 恒之, 関 彩希江, 功刀 義人, 梅津 信二郎, 小林 亮, 垣花 眞人

    日本セラミックス協会2016年年会    2016年03月

  • ニードル状TiO2の形態制御と色素増感太陽電池への応用

    菊地貴寛, 冨田 恒之, 関彩希江, 功刀 義人, 梅津信二郎, 垣花眞人

    日本化学会秋季事業 第5回CSJ化学フェスタ2015    2015年10月

  • ニードル状アナターゼ型二酸化チタンの形態制御と色素増感太陽電池用多孔質電極膜の構造制御

    菊地貴寛, 冨田 恒之, 関彩希江, 功刀 義人, 梅津信二郎, 垣花眞人

    第28回秋季シンポジウム    2015年09月

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 船井学術賞

    2018年04月   船井情報科学振興財団  

    受賞者: 梅津 信二郎

  • Best Paper Award

    2017年11月   The 13th China-Japan International Conference of Ultra-Precision Machining Process  

    受賞者: 梅津 信二郎

  • 日本材料学会関東支部若手活動賞

    2017年10月   日本材料学会  

    受賞者: 梅津 信二郎

  • 文部科学大臣表彰若手科学者賞

    2015年04月   文部科学省  

    受賞者: 梅津 信二郎

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 放電場の駆動力を利用したマイクロ機器の開発

    若手研究(B)

  • 静電インクジェット現象を利用する電子回路・三次元造形物の直接描画技術の開発

    若手研究(B)

  • マイクロバイオデジタルファブリケーション技術による三次元状細胞組織の作製

    若手研究(B)

  • マイクロデジタルファブリケーション技術を用いた色素増感型太陽電池の開発

    基盤研究(C)

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • マイクロフードプリンタによるデコレーション

    2016年  

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     実際に食品を製造する際に必要となる描画パターンを開発した高精度マイクロ3Dフードプリンタを用いて複数のサンプルを作製した。本研究で作製した描画パターンは消費者の感覚器が認識可能である50μm以下の精度での描画がなされていることが確認された。またこれらの描画パターンを組み合わせることで、より複雑なパターンを50μm以下の精度で描画することが可能であることを確認した。このことから本研究で開発をした高精度マイクロ3Dフードプリンタを用いることで、消費者が満足しうる食品の製造が可能であることが実証された。

  • 高精度3Dプリンタの開発とこれを用いた人工生体組織の作製

    2014年  

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    3Dプリンタは、金属やプラスチックから構成される立体造形物の作製技術に応用されており、革新的な製造技術として強く期待されている。また、インクジェット型の3Dプリンタは、通常のプリンタと同じように操作できることから、ユザーフレンドリーであり、さらなる発展が期待できる。これまで申請者らは、細胞やゼラチン、コラーゲン、アルギン酸ゲルなどの様々なバイオマテリアルの3Dパターニングが可能なことを実証している。本研究では、このマイクロ3Dプリンタのインクジェットモジュールに温度可変な機構を取り付けることによって、吐出する高分子液体の温度を変え、粘性を下げることによって、より微細なパターニングを可能にした。

  • 放電場を利用したマイクロ駆動機構

    2004年  

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    バイオテクノロジーやマルチメディアへの寄与を目指して,様々なマイクロマシンが提案されている.これまで放電場では短絡によって静電気力が作用しないと考えられていたが,我々の針対平板電極系放電場に関する研究によって,コロナ放電場ではイオン風の反力に起因する100 &#61549;Nオーダの電極が反発する方向の力が生じることがわかっている.本研究では,この針対平板電極系放電場のイオン風を利用した駆動機構・送風機構を作成し,以下のことを明らかにした.○駆動機構1.本駆動機構は,傾けた針電極と対向平板電極から構成される単純な構造である.2.機構の駆動速度や方向を針電極の傾きや印加電圧で単純にコントロールできる.3.並進駆動だけでなく,逆方向に針電極を設置することで回転駆動も可能である.4.また,イオン風の反力を利用した浮上機構を作成可能なことを実証した.○送風機構1.小型で,騒音がないマイクロファンを作成した.2.スポット冷却が可能で,10度程度の冷却が可能であり,0.数%の冷却効率であった.3.針電極と平板電極の位置,印加電圧によって,冷却のスポット径や冷却温度をコントロールできる. その他には,1.針電極の代わりに液体を満たしたチューブを使用することで,液滴が吐出することがわかっている.この現象を回路の配線を描くことに利用した結果,100 &#61549;mオーダのラインが描けた.2.摩擦係数に異方性があるシートの上面に交番的な静電力を作用させると,並進駆動する機構の作成し,特性を把握した結果,印加電圧や印加周波数によって,駆動速度・駆動方向が変わることがわかった.また,駆動メカニズムを計算によって検証した結果,実験結果が概ね妥当だった.3.静電力を利用して,粒径の異なる粒子を分離する機構を試作し,特性を把握した結果,印加電圧が高いほど,分離される粒径が大きくなった.

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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