京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13357号 / 論医博第2203号 / 新制||医||1044(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 生田 宏一, 教授 椛島 健治, 教授 河本 宏 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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This study concerned the preparation, characterisation and evaluation of different proton conductors for the Reverse Water Gas Shift Reaction (RWGS) and their evaluation as electrolytes for Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) under H₂ and O₂. Materials with both catalytic and conductive properties are of a great interest, as their use in electrocatalytical systems may be very important. Sr₃CaZr₀.₅Ta₁.₅O₈.₇₅ (SCZT), BaCe₀.₉Y₀.₁O₂.₉₅ (BCY10) and Ba₃Ca₁.₁₈Nb₁.₈₂O₈.₇₃ (BCN18), were the initial materials in this study. Thermogravimetric analysis under different atmospheres (5%H₂/Ar, Ar, 5%CO₂, etc), were performed on SCZT and BCN18; with both materials being shown to be stable under reducing and oxidising conditions. Conductivity measurements by two terminal a.c. impedance were also conducted on SCZT and BCN18 under oxidising and reducing atmospheres. As found in literature, BCN18 showed mixed conductivity; with electronic conductivity at high temperatures and pure ionic conductivity below 550ºC, This behaviour was shown in chapter 3, where the change on conduction process was observed upon different gas feeds. Its maximum conductivity values for the different atmospheres were: 8.50x10⁻⁵ S/cm (Dry 5%H₂/Ar at 200ºC), 4.24x10⁻⁴ S/cm (Wet 5%H₂/Ar at 500ºC) and 4.48x10⁻³ S/cm (Air at 900ºC). SCZT proton conducting behaviour was also measured (wet and dry 5%H₂/Ar). Exhibiting an order of magnitude higher in total conductivity upon hydration of the gas feed (σdry=1.01x10⁻⁶ and σwet=1.07x10⁻⁵ at 450ºC). The doping of barium cerate with Zr and Zn by Tao and Irvine, lead to a more stable and easily sinterable BaCe₀.₅Zr₀.₃Y₀.₁₆Zn₀.₀₄O₃ (BCZYZ). Following this work, the introduction of ZnO as a sintering aid to SCZT and BCN18 resulted in Sr₃CaZr₀.₄Ta₁.₅Zn₀.₁O₈.₇₅ (SCZTZ), and Ba₃(Ca₁.₁₈Nb₁.₇₀Zn₀.₁₂)O₈.₅₅ (BCNZ); with higher final densities (above 90% dense). As with BCN18, BCNZ also exhibited mixed conductivity; with higher total conductivity values than BCN18. A maximum of total conductivity of 1.85x10⁻³ S/cm at 900ºC for BCNZ was measured against 6.99x10⁻⁴ S/cm at 900ºC for BCN18. A change in conductivity process was observed when using air or wet 5%H₂/Ar, achieving a maximum of 3.85x10⁻⁴ S/cm at 400ºC when under wet hydrogen. All materials (as powders) have shown catalytic activity for the reverse water gas shift (RWGS) reaction, with the lowest conversion temperature onset at 400ºC for SCZT and a maximum conversion of CO₂ to CO of 42%, with circa 0.52 and 0.59 mmol/s.m² of CO produced at 900ºC by BCN18 and BCZYZ, respectively. No relation between mechanisms for the RWGS and σ for these materials were expected below 10% conversion, as no correlation was found between their activation energies. BCY10 as shown a partial decomposition when exposed to the RWGS reaction, for what BCZYZ After fuel cell testing under H₂ and O₂ both SCZTZ and BCNZ showed mixed conductivity. SCZTZ under different hydrogen partial pressures, exhibited a behaviour close to a pure proton conductor, however, when exposed to both reducing and oxidising conditions, its behaviour did not follow the theoretical values. On the other hand, BCNZ behaves as a pure ionic conductor below 500ºC; with increasing influence of the electronic conductivity on temperature increase. However, as seen for BCNZ conductivity data from 2 terminal a.c. impedance, below 650ºC wet 5%H₂ exhibited the highest conductivity values. This, in additions to the pure ionic conductive behaviour below 400ºC (from the effective ionic transport number), suggests that BCNZ becomes closer to a pure proton conductor with temperature decrease.

Aqueous-biphasic organometallic catalysis is, as illustrated by the industrial hydroformylation of propene and butene, one of the most promising ways to overcome the intrinsic problem of catalyst separation in organometallic catalysis. However, for poorly water-soluble substrates, mass transfer limitations bring the reaction rate below any that could be economically viable, greatly limiting the scope of this elegant technology. We have studied three different strategies to overcome this limitation. We developed additives that speed up the reaction whilst retaining fast phase separation and good metal retention. Evidence suggests that those additives affect the reaction by forming emulsions with poor stability under the reaction conditions These emulsions increase the interfacial surface area but break after settling for a short time. We also developed ligands that allow the catalyst to be reversibly transported between an aqueous and an organic phase upon addition and removal of carbon dioxide. This allows the reaction to be carried out under homogeneous conditions, only limited by intrinsic kinetics, and the catalyst to be separated by aqueous extraction triggered by carbon dioxide. The catalyst can be returned to a fresh organic phase by flushing out the carbon dioxide. By applying this methodology for the hydroformylation of medium chain length alkenes, very high reaction rates were obtained and the catalyst could be recycle three times with excellent retention of activity and low metal leaching. This methodology could also be reversed with the reaction being carried out in an aqueous phase in the presence of carbon dioxide and extracting the catalyst into an organic solvent using nitrogen flushing. Finally, we briefly investigated the use of an oscillatory baffled reactor as a mean for mass transfer improvement for aqueous-biphasic hydroformylation. This new type reactor did not improve the performance of the system under the investigated conditions, but may require less energy input for equivalent agitation and mixing.

This study is an exercise in understanding both doctrinally and pastorally the nature of knowledge of God for persons with intellectual disabilities. Its central question is: “How might one know the Word of God without words?” At present, no extended theological systematical consideration has taken place of this question, and confusion arguably exists in the church and wider disability circles as to if/how persons with high support needs, such as intellectual disability, should be afforded pastoral care. This study addresses this need in dialogue with Karl Barth’s theological insights, and by developing an account of knowledge of God for persons with intellectual disabilities that is at once theologically informed and pastorally effective. In the last thirty years theological reflection considered in light of the situation of disability has seen tremendous growth and change, as the discipline has budded and blossomed. In particular, theologians of disability have reflected on the significance of disability in relation to the Christian doctrines of creation, anthropology, Christology, the imago Dei, ecclesiology and eschatology, amongst others, with rich and varied results. Similarly, this project suggests that consideration of the doctrine of revelation and the discipline of pastoral care in light of the situation of intellectual disability will yield unique and valuable outcomes for the disability community, but also for the wider church. Karl Barth will be the primary dialogue partner in these preparatory, theological stages. His thought regarding the incarnation of the Word in various forms, perhaps surprisingly, opens new avenues for our reflection. By engaging Barth’s theological anthropology as well as his theology of co-humanity of being with others in encounter, this project aims to demonstrate that knowledge of God is possible for all persons of all abilities.

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Il est reconnu que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les isomères du xylène, composés organiques volatils (COVs) communément désignés BTEX, produisent des effets nocifs sur la santé humaine et sur les végétaux dépendamment de la durée et des niveaux d’exposition. Le benzène en particulier est classé cancérogène et une exposition à des concentrations supérieures à 64 g/m3 de benzène peut être fatale en 5–10 minutes. Par conséquent, la mesure en temps réel des BTEX dans l’air ambiant est essentielle pour détecter rapidement un danger associé à leur émission dans l’air et pour estimer les risques potentiels pour les êtres vivants et pour l’environnement. Dans cette thèse, une méthode d’analyse en temps réel des BTEX dans l’air ambiant a été développée et validée. La méthode est basée sur la technique d’échantillonnage direct de l’air couplée avec la spectrométrie de masse en tandem utilisant une source d’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS/MS directe). La validation analytique a démontré la sensibilité (limite de détection LDM 1–2 μg/m3), la précision (coefficient de variation CV < 10%), l’exactitude (exactitude > 95%) et la sélectivité de la méthode. Des échantillons d’air ambiant provenant d’un site d’enfouissement de déchets industriels et de divers garages d’entretien automobile ont été analysés par la méthode développée. La comparaison des résultats avec ceux obtenus par la technique de chromatographie gazeuse on-line couplée avec un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a donné des résultats similaires. La capacité de la méthode pour l’évaluation rapide des risques potentiels associés à une exposition aux BTEX a été prouvée à travers une étude de terrain avec analyse de risque pour la santé des travailleurs dans trois garages d’entretien automobile et par des expériences sous atmosphères simulées. Les concentrations mesurées dans l’air ambiant des garages étaient de 8,9–25 µg/m3 pour le benzène, 119–1156 µg/m3 pour le toluène, 9–70 µg/m3 pour l’éthylbenzène et 45–347 µg/m3 pour les xylènes. Une dose quotidienne environnementale totale entre 1,46 10-3 et 2,52 10-3 mg/kg/jour a été déterminée pour le benzène. Le risque de cancer lié à l’exposition environnementale totale au benzène estimé pour les travailleurs étudiés se situait entre 1,1 10-5 et 1,8 10-5. Une nouvelle méthode APCI-MS/MS a été également développée et validée pour l’analyse directe de l’octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) et le décaméthylcyclopentasiloxane (D5) dans l’air et les biogaz. Le D4 et le D5 sont des siloxanes cycliques volatils largement utilisés comme solvants dans les processus industriels et les produits de consommation à la place des COVs précurseurs d’ozone troposphérique tels que les BTEX. Leur présence ubiquitaire dans les échantillons d’air ambiant, due à l’utilisation massive, suscite un besoin d’études de toxicité. De telles études requièrent des analyses qualitatives et quantitatives de traces de ces composés. Par ailleurs, la présence de traces de ces substances dans un biogaz entrave son utilisation comme source d’énergie renouvelable en causant des dommages coûteux à l’équipement. L’analyse des siloxanes dans un biogaz s’avère donc essentielle pour déterminer si le biogaz nécessite une purification avant son utilisation pour la production d’énergie. La méthode développée dans cette étude possède une bonne sensibilité (LDM 4–6 μg/m3), une bonne précision (CV < 10%), une bonne exactitude (> 93%) et une grande sélectivité. Il a été également démontré qu’en utilisant cette méthode avec l’hexaméthyl-d18-disiloxane comme étalon interne, la détection et la quantification du D4 et du D5 dans des échantillons réels de biogaz peuvent être accomplies avec une meilleure sensibilité (LDM ~ 2 μg/m3), une grande précision (CV < 5%) et une grande exactitude (> 97%). Une variété d’échantillons de biogaz prélevés au site d’enfouissement sanitaire du Complexe Environnemental de Saint-Michel à Montréal a été analysée avec succès par cette nouvelle méthode. Les concentrations mesurées étaient de 131–1275 µg/m3 pour le D4 et 250–6226 µg/m3 pour le D5. Ces résultats représentent les premières données rapportées dans la littérature sur la concentration des siloxanes D4 et D5 dans les biogaz d’enfouissement en fonction de l’âge des déchets. / It is known that benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers, volatile organic compounds (VOCs) commonly called BTEX, have toxic health effects on humans and plants depending on duration and levels of exposure. Benzene in particular is classified carcinogenic, and exposure to benzene at concentrations above 64 g/m3 can be fatal within 5–10 minutes. Therefore, real-time monitoring of BTEX in ambient air is essential for the early warning detection associated with their release and in estimating the potential exposure risks to living beings and the environment. In this thesis, a real-time analysis method for BTEX in ambient air was developed and validated. The method is based on the direct-air sampling technique coupled with tandem mass spectrometry using atmospheric pressure chemical ionization (direct APCI-MS/MS). Validation of the method has shown that it is sensitive (limit of detection LOD 1–2 μg/m3), precise (relative standard deviation RSD < 10%), accurate (accuracy > 95%) and selective. Ambient air samples from an industrial waste landfill site and various automobile repair shops were analyzed by the developed method. Comparison of results with those obtained by online gas chromatography coupled with a flame ionization detector (GC-FID) technique exhibited similar results. The capacity of the method for the fast evaluation of potential risks associated with an exposure to BTEX has been demonstrated through a field study with health risk assessment for workers at three automobile repair shops and through experiments under simulated atmospheres. Concentrations measured in the ambient air of the garages were in the ranges of 8.9–25 µg/m3 for benzene, 119–1156 µg/m3 for toluene, 9–70 µg/m3 for ethylbenzene, and 45–347 µg/m3 for xylenes. A total environmental daily dose of 1.46 10-3–2.52 10-3 mg/kg/day was determined for benzene. The estimated cancer risk due to the total environmental exposure to benzene was between 1.1 10-5 and 1.8 10-5 for the workers studied. A novel APCI-MS/MS method was also developed and validated for the direct analysis of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) in air and biogases. D4 and D5 are cyclic volatile siloxanes widely used in industrial processes and consumer products as replacement solvents for the tropospheric ozone forming VOCs, such as BTEX. Their ubiquitous presence in ambient air samples, due to the growing consumption, raises the need for toxicity studies which require qualitative and quantitative trace analysis of these compounds. Furthermore, the presence of trace amounts of these substances in a biogas hampers its use as a source of renewable energy by causing expensive damages to the equipment. Thus, siloxane analysis of the biogas is essential in determining if purification is needed before the use for energy production. The method developed in this study for these aims has good sensitivity (LOD 4–6 μg/m3), good precision (RSD < 10%), good accuracy (> 93%) and high selectivity. It was also shown that by using this method with hexamethyl-d18-disiloxane as an internal standard, detection and quantification of D4 and D5 in real biogas samples can be done with a better sensitivity (LOD ~ 2 μg/m3), high precision (RSD < 5%), and high accuracy (> 97%). Various biogas samples collected from the landfill site of the Complexe Environnemental de Saint-Michel in Montreal have been successfully analyzed by this new method. Concentrations measured were in the ranges of 131–1275 µg/m3 for D4 and 250–6226 µg/m3 for D5. These results represent the first primary-literature-reported data on siloxanes D4 and D5 contents of landfill-derived biogases as a function of the refuse age.

Il est reconnu que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les isomères du xylène, composés organiques volatils (COVs) communément désignés BTEX, produisent des effets nocifs sur la santé humaine et sur les végétaux dépendamment de la durée et des niveaux d’exposition. Le benzène en particulier est classé cancérogène et une exposition à des concentrations supérieures à 64 g/m3 de benzène peut être fatale en 5–10 minutes. Par conséquent, la mesure en temps réel des BTEX dans l’air ambiant est essentielle pour détecter rapidement un danger associé à leur émission dans l’air et pour estimer les risques potentiels pour les êtres vivants et pour l’environnement. Dans cette thèse, une méthode d’analyse en temps réel des BTEX dans l’air ambiant a été développée et validée. La méthode est basée sur la technique d’échantillonnage direct de l’air couplée avec la spectrométrie de masse en tandem utilisant une source d’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS/MS directe). La validation analytique a démontré la sensibilité (limite de détection LDM 1–2 μg/m3), la précision (coefficient de variation CV < 10%), l’exactitude (exactitude > 95%) et la sélectivité de la méthode. Des échantillons d’air ambiant provenant d’un site d’enfouissement de déchets industriels et de divers garages d’entretien automobile ont été analysés par la méthode développée. La comparaison des résultats avec ceux obtenus par la technique de chromatographie gazeuse on-line couplée avec un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a donné des résultats similaires. La capacité de la méthode pour l’évaluation rapide des risques potentiels associés à une exposition aux BTEX a été prouvée à travers une étude de terrain avec analyse de risque pour la santé des travailleurs dans trois garages d’entretien automobile et par des expériences sous atmosphères simulées. Les concentrations mesurées dans l’air ambiant des garages étaient de 8,9–25 µg/m3 pour le benzène, 119–1156 µg/m3 pour le toluène, 9–70 µg/m3 pour l’éthylbenzène et 45–347 µg/m3 pour les xylènes. Une dose quotidienne environnementale totale entre 1,46 10-3 et 2,52 10-3 mg/kg/jour a été déterminée pour le benzène. Le risque de cancer lié à l’exposition environnementale totale au benzène estimé pour les travailleurs étudiés se situait entre 1,1 10-5 et 1,8 10-5. Une nouvelle méthode APCI-MS/MS a été également développée et validée pour l’analyse directe de l’octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) et le décaméthylcyclopentasiloxane (D5) dans l’air et les biogaz. Le D4 et le D5 sont des siloxanes cycliques volatils largement utilisés comme solvants dans les processus industriels et les produits de consommation à la place des COVs précurseurs d’ozone troposphérique tels que les BTEX. Leur présence ubiquitaire dans les échantillons d’air ambiant, due à l’utilisation massive, suscite un besoin d’études de toxicité. De telles études requièrent des analyses qualitatives et quantitatives de traces de ces composés. Par ailleurs, la présence de traces de ces substances dans un biogaz entrave son utilisation comme source d’énergie renouvelable en causant des dommages coûteux à l’équipement. L’analyse des siloxanes dans un biogaz s’avère donc essentielle pour déterminer si le biogaz nécessite une purification avant son utilisation pour la production d’énergie. La méthode développée dans cette étude possède une bonne sensibilité (LDM 4–6 μg/m3), une bonne précision (CV < 10%), une bonne exactitude (> 93%) et une grande sélectivité. Il a été également démontré qu’en utilisant cette méthode avec l’hexaméthyl-d18-disiloxane comme étalon interne, la détection et la quantification du D4 et du D5 dans des échantillons réels de biogaz peuvent être accomplies avec une meilleure sensibilité (LDM ~ 2 μg/m3), une grande précision (CV < 5%) et une grande exactitude (> 97%). Une variété d’échantillons de biogaz prélevés au site d’enfouissement sanitaire du Complexe Environnemental de Saint-Michel à Montréal a été analysée avec succès par cette nouvelle méthode. Les concentrations mesurées étaient de 131–1275 µg/m3 pour le D4 et 250–6226 µg/m3 pour le D5. Ces résultats représentent les premières données rapportées dans la littérature sur la concentration des siloxanes D4 et D5 dans les biogaz d’enfouissement en fonction de l’âge des déchets. / It is known that benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers, volatile organic compounds (VOCs) commonly called BTEX, have toxic health effects on humans and plants depending on duration and levels of exposure. Benzene in particular is classified carcinogenic, and exposure to benzene at concentrations above 64 g/m3 can be fatal within 5–10 minutes. Therefore, real-time monitoring of BTEX in ambient air is essential for the early warning detection associated with their release and in estimating the potential exposure risks to living beings and the environment. In this thesis, a real-time analysis method for BTEX in ambient air was developed and validated. The method is based on the direct-air sampling technique coupled with tandem mass spectrometry using atmospheric pressure chemical ionization (direct APCI-MS/MS). Validation of the method has shown that it is sensitive (limit of detection LOD 1–2 μg/m3), precise (relative standard deviation RSD < 10%), accurate (accuracy > 95%) and selective. Ambient air samples from an industrial waste landfill site and various automobile repair shops were analyzed by the developed method. Comparison of results with those obtained by online gas chromatography coupled with a flame ionization detector (GC-FID) technique exhibited similar results. The capacity of the method for the fast evaluation of potential risks associated with an exposure to BTEX has been demonstrated through a field study with health risk assessment for workers at three automobile repair shops and through experiments under simulated atmospheres. Concentrations measured in the ambient air of the garages were in the ranges of 8.9–25 µg/m3 for benzene, 119–1156 µg/m3 for toluene, 9–70 µg/m3 for ethylbenzene, and 45–347 µg/m3 for xylenes. A total environmental daily dose of 1.46 10-3–2.52 10-3 mg/kg/day was determined for benzene. The estimated cancer risk due to the total environmental exposure to benzene was between 1.1 10-5 and 1.8 10-5 for the workers studied. A novel APCI-MS/MS method was also developed and validated for the direct analysis of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and decamethylcyclopentasiloxane (D5) in air and biogases. D4 and D5 are cyclic volatile siloxanes widely used in industrial processes and consumer products as replacement solvents for the tropospheric ozone forming VOCs, such as BTEX. Their ubiquitous presence in ambient air samples, due to the growing consumption, raises the need for toxicity studies which require qualitative and quantitative trace analysis of these compounds. Furthermore, the presence of trace amounts of these substances in a biogas hampers its use as a source of renewable energy by causing expensive damages to the equipment. Thus, siloxane analysis of the biogas is essential in determining if purification is needed before the use for energy production. The method developed in this study for these aims has good sensitivity (LOD 4–6 μg/m3), good precision (RSD < 10%), good accuracy (> 93%) and high selectivity. It was also shown that by using this method with hexamethyl-d18-disiloxane as an internal standard, detection and quantification of D4 and D5 in real biogas samples can be done with a better sensitivity (LOD ~ 2 μg/m3), high precision (RSD < 5%), and high accuracy (> 97%). Various biogas samples collected from the landfill site of the Complexe Environnemental de Saint-Michel in Montreal have been successfully analyzed by this new method. Concentrations measured were in the ranges of 131–1275 µg/m3 for D4 and 250–6226 µg/m3 for D5. These results represent the first primary-literature-reported data on siloxanes D4 and D5 contents of landfill-derived biogases as a function of the refuse age.

Recent studies have suggested a role of two polymorphisms of the dopamine D4 receptor gene (DRD4 exon III and –521C/T) in the modulation of personality traits such as ‘novelty seeking’ or ‘extraversion’, which are supposed to be modulated by individual differences in dopaminergic function. However, several replication studies have not provided positive findings. The present study was performed to further investigate whether DRD4 exon III and –521C/T are associated with individual differences in personality. One hundred and fifteen healthy German volunteers completed the NEO-Five-Factor Inventory (NEO-FFI) and were genotyped for the two DRD4 polymorphisms. We found no association between DRD4exon III and –521C/T, respectively, and estimated novelty seeking, NEO-FFI extraversion or other personality factors. Our findings are in line with several earlier studies which have failed to replicate the initial association results. Hence, our data do not provide evidence for a role of DRD4 exon III and the –521C/T polymorphism in the modulation of novelty seeking and extraversion. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Recent studies have suggested a role of two polymorphisms of the dopamine D4 receptor gene (DRD4 exon III and –521C/T) in the modulation of personality traits such as ‘novelty seeking’ or ‘extraversion’, which are supposed to be modulated by individual differences in dopaminergic function. However, several replication studies have not provided positive findings. The present study was performed to further investigate whether DRD4 exon III and –521C/T are associated with individual differences in personality. One hundred and fifteen healthy German volunteers completed the NEO-Five-Factor Inventory (NEO-FFI) and were genotyped for the two DRD4 polymorphisms. We found no association between DRD4exon III and –521C/T, respectively, and estimated novelty seeking, NEO-FFI extraversion or other personality factors. Our findings are in line with several earlier studies which have failed to replicate the initial association results. Hence, our data do not provide evidence for a role of DRD4 exon III and the –521C/T polymorphism in the modulation of novelty seeking and extraversion. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.