(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトシート又はその積層体の少なくとも一部が互いに重なるようにらせん状に巻いた放熱線状物であって、
前記グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下であり、
前記グラファイトシートの密度が１．８ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする放熱線状物。
【請求項２】
前記グラファイトシートは、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載の放熱線状物。
【請求項３】
前記グラファイトシートの平均結晶粒径が１．８μｍ以上である請求項１又は２に記載の放熱線状物。
【請求項４】
発熱体と、該発熱体に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物とを有する医療機器。
【請求項５】
管部と、該管部内の発熱体と、該発熱体に接続されたグラファイト製熱伝導体とを有しており、
前記熱伝導体は、グラファイトシート又はその積層体であって、このグラファイトシートは、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記グラファイトシートの密度が１．８ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする内視鏡。
【請求項６】
前記グラファイトシートの平均結晶粒径が１．８μｍ以上である請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下である請求項５又は６に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記管部に接続された操作部を有しており、
前記グラファイト製熱伝導体の一端は前記発熱体に接続されて、他端が前記発熱体よりも前記操作部側の金属部材に接続されている請求項５〜７のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記グラファイト製熱伝導体は、前記発熱体にらせん状に巻き付けられており、前記グラファイト製熱伝導体の少なくとも一部が互いに重なり合っている請求項５〜８のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１０】
巻回数が１．５以上のロール状に形成された前記グラファイト製熱伝導体の内側面が、前記発熱体と接続されている請求項５〜９のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記発熱体は、撮像素子と、照明部のいずれか一方を少なくとも含む請求項５〜１０のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１２】
前記撮像素子と、前記照明部との間に、第２グラファイト製熱伝導体が配置されている請求項１１に記載の内視鏡。
【請求項１３】
前記発熱体の外側であって前記管部の内側面に、第３グラファイト製熱伝導体が配置されている請求項５〜１２のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１４】
発熱体と、該発熱体に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物とを有する内視鏡。
【請求項１５】
発熱体と、該発熱体に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物とを有する電子機器。
【請求項１６】
発熱体と、該発熱体に接続された厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物とを有するレーザーメス。
【請求項１７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物が、複数互いに編み込まれて形成されたグラファイト製放熱部材。
【請求項１８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた光ファイバーとから構成されるグラファイト被覆光ファイバー。
【請求項１９】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた複数本の光ファイバーとから構成されるグラファイト被覆光配線ケーブル。
【請求項２０】
厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱線状物が周囲に巻き付けられたヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱効率のよい内視鏡であって、具体的には熱伝導体としてグラファイトシートを用いた内視鏡に関するものである。
また、本発明は、放熱効率のよい放熱線状物であって、具体的には放熱部材としてグラファイトシートを用いた放熱線状物に関するものである。
さらに、本発明は、前記グラファイトシート、その積層体又は前記放熱線状物などを用いた、グラファイト被覆光ファイバー、グラファイト被覆光配線ケーブル、ヒートパイプ、電子機器、医療機器、及びレーザーメスにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野においては、単に病気を治すだけでなく、患者の負担を可能な限り低減して診断、治療、手術などの医療行為を行うという低侵襲医療の考え方が浸透してきている。この低侵襲医療に欠かせない医療機器の一つに内視鏡がある。内視鏡は、口、鼻や体表の開口部などから内視鏡を体腔内に挿入することにより臓器を直接診断できるものである。医療現場において内視鏡が積極的に活用されるのに伴い、小型でかつ解像度などの性能が向上した内視鏡が開発されている。内視鏡では、使用時に光を照射するＬＥＤなどの照明素子やＣＣＤなどの撮像素子が発熱するため、温度が上昇する。しかしながら、内視鏡は体腔内に挿入して用いられるため、患者にやけどを生じさせることがないよう効率的に放熱して温度上昇を抑制する必要がある。また、内視鏡の発熱は、内視鏡の性能低下や誤動作を生じさせるという課題も有している。【０００３】
内視鏡内で発生する熱を逃がすための熱伝導材料としては、従来アルミや銅などの金属材料が用いられてきた。しかしながら、アルミや銅の熱伝導率は、それぞれ２２０Ｗ／ｍ・Ｋ、４００Ｗ／ｍ・Ｋであってそれほど高いとはいえず、さらに金属材料であるため、内視鏡の重量が増加する欠点がある。このことから、内視鏡の熱伝導材料として、比重が小さく、かつ熱伝導率の高い材料が望まれていた。【０００４】
特許文献１には、グラフェン層を熱伝導材として使用することが開示されている。このグラフェン層は、ｃ軸に垂直な方向の熱伝導率が４００〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋであり、従来用いてきた金属材料に比べて高いという特性を有している。
また、特許文献２には、導電体のシールド層としてグラファイトシートを用いた高熱伝導ケーブルが開示されている。
特許文献３には、光送信部および光受信部で発生する熱を放散する放熱線状物を備えた光配線ケーブルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５６１０７号公報
【特許文献２】特開２０１３−６６５４２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７６８５３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｍｕｒａｋａｍｉ，ｅｔ  ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，３０，２５５（１９９２）
【非特許文献２】Ｙ．Ｈｉｓｈｉｙａｍａ，Ａ．Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｙ．Ｋａｂｕｒａｇｉ  炭素  ２５４，１７６（２０１２）
【非特許文献３】横堀勉、堀野直治著、電子機器設計者のための放熱技術入門、日刊工業新聞社、２０１１年２月２５日、ｐ．１２−２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたグラフェン層の熱伝導率は不十分であり、内視鏡の発熱量が大きくなった場合には、内視鏡の性能低下や誤動作を引き起こすおそれがあった。
また、特許文献２および３に記載されたケーブルに用いられている放熱部材についても、熱伝導率などの放熱性を改良する必要があった。
本発明は、軽量で、かつ高い熱伝導率を有するグラファイトシートを熱伝導体として用いた内視鏡を提供することを目的とする。
また、本発明は、軽量で、かつ高い熱伝導率を有するグラファイトシートを放熱部材として用いた放熱線状物を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、前記グラファイトシート、その積層体又は前記放熱線状物などを用いた、グラファイト被覆光ファイバー、グラファイト被覆光配線ケーブル、ヒートパイプ、電子機器、医療機器、及びレーザーメスを提供することも目的として掲げた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を解決するために、グラファイトシートの熱伝導率を高めることについて詳細な検討を行った。その結果、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラファイトシートを作製することに成功し、このような特性を持つグラファイトシートを熱伝導体として用いれば、内視鏡の放熱効果を高められることに想到した。
また、本発明者らは上記検討において、グラファイトの高い熱伝導率をさらに生かした放熱部材を得るために、グラファイトが有する他の特性に着目できないかと考えた。新たな放熱部材を開発することができれば、放熱設計に必要な放熱部材の選択肢を増やすことができるからである。鋭意検討の結果、本発明者らは非常に薄いグラファイトシートを用いれば、容易に加工することができると考えた。そして、グラファイトシートをらせん状に巻いて線状物にした放熱部材にすれば、グラファイトの高い熱伝導率を保持したまま機械的な強度を大きくできることに想到した。
さらに、本発明者らは、上記グラファイトシートや、グラファイトシートを用いた上記線状物を光ファイバー、光配線ケーブル、ヒートパイプ、電子機器、医療機器、及びレーザーメスに適用すれば、これらの機器の性能の低下や破損を防止でき、機器の使用感を向上できることに想到した。【０００９】
すなわち、前記課題を解決することができた本発明の内視鏡は、管部と、該管部内の発熱体と、該発熱体に接続されたグラファイト製熱伝導体とを有しており、前記熱伝導体は、グラファイトシート又はその積層体であって、このグラファイトシートは、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。内視鏡の熱伝導体にグラファイトシートを用いることによって、内視鏡を軽量化でき、しかも内視鏡での発熱を効率よく放熱することが可能であるため、内視鏡の性能低下、誤動作の発生、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。【００１０】
本発明に係るグラファイトシートは、芳香族高分子を成膜して厚さ１２０ｎｍ以上１８μｍ以下のフィルムにし、このフィルムを炭素化した後、温度３０００℃以上でゲージ圧力０．１０ＭＰａ以上で熱処理することによって得られるものであることが好ましい。このような製造条件に設定することにより、高熱伝導率を有するグラファイトシートを得ることができる。【００１１】
本発明に係るグラファイトシートの密度が１．８ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。グラファイトシートの密度が上記範囲にあれば、グラファイトシート中には欠損や空洞がなく、非常に密な構造をしているといえるため、高熱伝導性のグラファイトシートを得ることができる。【００１２】
本発明に係るグラファイトシートの平均結晶粒径が１．８μｍ以上であることが好ましい。通常、結晶粒が大きいほど熱伝導率が向上するが、本発明のように高品質グラファイトの場合、平均結晶粒径が１．８μｍ以上であれば、優れた熱伝導率特性を得ることができる。【００１３】
本発明に係るグラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下であることが好ましい。グラファイトシートが薄ければ薄いほど、高分子焼成法によるグラファイトシート製造において、シート全体に整ったグラファイト構造ができやすいため、高い熱伝導率を示すグラファイトシートを得ることができる。【００１４】
本発明に係る内視鏡は、前記管部に接続された操作部を有しており、前記グラファイト製熱伝導体の一端は前記発熱体に接続されて、他端が前記発熱体よりも前記操作部側の金属部材に接続されていることが好ましい。操作部側の金属部材には熱源が存在しないため、操作部側の金属部材の温度は、発熱体の温度よりも小さい。そうすると、発熱体で発生した熱は、グラファイト製熱伝導体により操作部側の金属部材に伝達されて、徐々に放熱される。これにより、発熱体で発生した熱の蓄積による内視鏡の性能低下、誤動作の発生、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。【００１５】
本発明に係るグラファイト製熱伝導体は、前記発熱体にらせん状に巻き付けられており、前記グラファイト製熱伝導体の少なくとも一部が互いに重なり合っていることが好ましい。このように発熱体にグラファイト製熱伝導体を配置することにより、放熱面積を大きくすることができる。また、らせん方向だけでなく、らせん軸方向にも熱伝導がなされるため、放熱を速やかに行うことができる。【００１６】
本発明に係るグラファイト製熱伝導体（好ましくは長方形（長さ方向＞幅方向）のグラファイト製熱伝導体）により形成されるらせん部において、隣接するグラファイト製熱伝導体は互いに重なり合っていることが好ましい。上述した様に、らせん軸方向への熱伝導も可能となり、らせん方向への伝導と相まって放熱性を高めることができる。【００１７】
巻回数が１．５以上のロール状に形成されたグラファイト製熱伝導体の内側面が、発熱体と接続していることも好ましい。発熱体の熱は、グラファイト製熱伝導体の内側面から伝わることにより放熱される。巻回数が１．５以上であればグラファイト製熱伝導体の一部が互いに重なり合うことになるため熱伝導が起こりやすく、放熱量も大きくすることができる。【００１８】
本発明に係る発熱体は、撮像素子と、照明部のいずれか一方を少なくとも含むことが好ましい。【００１９】
本発明に係る内視鏡は、前記撮像素子と、前記照明部との間に、第２グラファイト製熱伝導体が配置されていることが好ましい。撮像素子と照明部はいずれも熱源であるため、撮像素子と照明部の間には熱が蓄積しやすいが、第２グラファイト製熱伝導体を配置することにより、撮像素子と照明部の間に蓄積する熱を放熱することができるため、内視鏡の性能低下や誤動作の発生を防止できる。【００２０】
本発明に係る内視鏡は、前記発熱体の外側であって前記管部の内側面に、第３グラファイト製熱伝導体が配置されていることが好ましい。内視鏡の管部は人体内に挿入されるものであるため、できる限り発熱を抑えることが必要である。発熱体の外側であって管部の内側面に第３グラファイト製熱伝導体が配置されていれば、管部外側面への熱伝導が起こりにくくなる。そうすると、人体内で接触する内視鏡の管部の温度を抑えることができるため、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。【００２１】
上記課題を解決することができた本発明の放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を少なくとも一部が互いに重なるようにらせん状に巻いた放熱線状物であって、前記グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下であることを特徴とする。本発明の放熱線状物は、グラファイトシートを使用しているため軽量であり、熱伝導率が高い。上記範囲の厚さのグラファイトシートは、特に高い熱伝導率を得ることができる。また、このような厚さのグラファイトシートは加工性に優れているため、らせん状に巻いて線状物にすることが可能である。グラファイトシートを線状物にすれば、機械的強度を大きくすることができる。さらに、この放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を一部が互いに重なるようにらせん状に巻いたものであるため、放熱面積を大きくすることができる。【００２２】
本発明に係るグラファイトシートは、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。グラファイトシートの熱伝導率が上記の範囲にあれば、効率よく放熱することができる。【００２３】
本発明に係るグラファイトシートは、芳香族高分子を成膜して厚さ１２０ｎｍ以上１８μｍ以下のフィルムにし、このフィルムを炭素化した後、温度３０００℃以上でゲージ圧力０．１０ＭＰａ以上で熱処理することによって得られるものであることが好ましい。このような製造条件に設定することにより、高熱伝導率を有するグラファイトシートを得ることができる。【００２４】
放熱線状物が複数互いに編み込まれて形成されたグラファイト製放熱部材も本発明の態様に含まれる。このように複数の放熱線状物を編み込むことで、放熱面積を大きくすることができるため、放熱効率を上げることができる。【００２５】
本発明には、放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた光ファイバーとから構成されるグラファイト被覆光ファイバーである態様も含まれる。これにより、光ファイバーで発生した熱を放熱することができるため、光ファイバーの性能の低下や破損を防止することができる。【００２６】
本発明に係るグラファイト被覆光配線ケーブルは、放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた複数本の光ファイバーとから構成される。これにより、光ファイバーで発生した熱を放熱することができるため、光配線ケーブルの性能の低下や破損を防止することができる。【００２７】
厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が周囲に巻き付けられたヒートパイプである態様も本発明に含まれる。これにより、ヒートパイプ内部の作動液の環流が早まるため、ヒートパイプの熱伝導特性を向上することができる。【００２８】
本発明に係る電子機器は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、発熱体で発生した熱を放熱することができるため、電子機器の性能の低下、誤動作、破損や機器の使用感の悪化を防止することができる。【００２９】
本発明に係る医療機器は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、医療機器の発熱体で発生する熱を放熱することができるため、医療機器の性能の低下、誤動作、破損、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。【００３０】
本発明に係る内視鏡は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、内視鏡の発熱体で発生する熱を放熱することができるため、ＬＥＤなどの照明素子が損傷して照明光の輝度が落ち、映像が不鮮明になること、発熱体の寿命が短くなって長時間の使用が困難になること、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。【００３１】
本発明に係るレーザーメスは、発熱体と、該発熱体に接続された厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物とを有する。これにより、レーザーメスで発生する熱を放熱できるため、レーザーメスの使用感が向上し、また、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の内視鏡は、熱伝導体として、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のグラファイトシート又はその積層体を用いているため、内視鏡での発熱を効率よく放熱することができ、発熱体で発生した熱の蓄積による内視鏡の誤動作や破損が生じることを防止できる。
また、本発明の放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を一部が互いに重なるようにらせん状に巻いた放熱線状物であって、前記グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下である。本発明の放熱線状物は、グラファイトシートを使用しているため軽量であり、熱伝導率が高い。上記範囲の厚さのグラファイトシートは、特に高い熱伝導率を得ることができる。また、このような厚さのグラファイトシートは加工性に優れているため、らせん状に巻いて線状物にすることが可能である。グラファイトシートを線状物にすれば、機械的強度を大きくすることができる。この放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を一部が互いに重なるようにらせん状に巻いたものであるため、放熱面積を大きくすることができる。
さらに、上記グラファイトシートや、上記放熱線状物を放熱部材として適用した光ファイバー、光配線ケーブル、ヒートパイプ、電子機器、医療機器、及びレーザーメスは、機器の性能の低下や破損を防止でき、機器の使用感を向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の先端部の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る内視鏡にグラファイト製熱伝導体が設けられる場合において、内視鏡の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の発熱体に、グラファイト製熱伝導体をらせん状に巻き付ける例を示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る内視鏡に第２グラファイト製熱伝導体が設けられる場合の内視鏡の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る内視鏡に第３グラファイト製熱伝導体が設けられる場合の内視鏡の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る放熱線状物の形成方法の例を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係るグラファイト製放熱部材の平面図であり、図８（ａ）は放熱線状物を巻編みした場合の平面図であり、図８（ｂ）は放熱線状物を平編みした場合の平面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係るグラファイト被覆光ファイバーの側面図と断面図であり、図９（ａ）は放熱線状物が設けられたグラファイト被覆光ファイバーの側面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のグラファイト被覆光ファイバーのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係るグラファイト被覆光配線ケーブルの軸方向と直交する方向の断面図であり、図１０（ａ）は、押え巻と外被との間に放熱線状物が設けられる場合の断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に加えて光ファイバーの周囲に放熱線状物が設けられる場合の断面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態に係るヒートパイプの断面図であり、図１１（ａ）はヒートパイプの軸方向に沿った断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のヒートパイプのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係るヒートパイプの周囲に放熱線状物が巻き付けられた場合の側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係るレーザーメスの斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係るレーザーメスの軸方向に沿った断面図（一部側面図）である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３で得られたグラファイトシートの断面ＴＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明には、内視鏡（第一態様、第九態様）、放熱線状物（第二態様）、グラファイト製放熱部材（第三態様）、グラファイト被覆光ファイバー（第四態様）、グラファイト被覆光配線ケーブル（第五態様）、ヒートパイプ（第六態様）、電子機器（第七態様）、医療機器（第八態様）、レーザーメス（第十態様）が包含される。
いずれの態様も高熱伝導率を有するグラファイトシート、その積層体や放熱線状物を使用するものであり、第一態様の内視鏡に示されるグラファイトシートや積層体等の全内容は、第一態様以外の態様にも適用される。
【００３５】
１．内視鏡（第一態様）
本発明の実施の形態に係る内視鏡は、管部と、該管部内の発熱体と、該発熱体に接続されたグラファイト製熱伝導体とを有しており、前記熱伝導体は、グラファイトシート又はその積層体であって、このグラファイトシートは、面積が４ｍｍ2以上であり、２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。内視鏡の熱伝導体にグラファイトシートを用いることによって、内視鏡を軽量化でき、しかも内視鏡での発熱を効率よく放熱することが可能であるため、内視鏡の性能低下、誤動作の発生、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【００３６】
内視鏡は、体腔内に挿入されて体腔内の検査、診断、治療を行うものである。内視鏡の体腔内への挿入方法は、鼻、口、肛門などの開口部から挿入する方法と、体表に穴を開けて挿入する方法とがある。内視鏡は、例えば、胃カメラ、ファイバースコープ、電子内視鏡などに用いられる。
【００３７】
本発明の内視鏡は、管部と、該管部内の発熱体と、該発熱体に接続されたグラファイト製熱伝導体を有している。管部は、人体の体腔内に挿入される部分であり、全体が細長い管状の形状をしている。
【００３８】
本発明において発熱体とは、電気エネルギーや光エネルギー等が熱エネルギーに変換されて、管部内で熱を発生させる部材や部品のことであり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮像素子、ＬＥＤやＬＤといった照明素子などの半導体素子、光ケーブルがあげられる。
【００３９】
グラファイト製熱伝導体とは、発熱体で発生する熱を放熱するために、発熱体に接続されるものである。本発明において熱伝導体として用いられるグラファイトの結晶の基本的な構造は、六角網目状に結ばれた炭素原子のつくる基底面が規則正しく積み重なった層状構造（層が積み重なった方向をｃ軸と言い、六角網目状に結ばれた炭素原子のつくる基底面の広がる方向をＢａｓａｌ面（ａ−ｂ面）方向と言う）である。基底面内の炭素原子は共有結合で強く結ばれ、一方、積み重なった層面間の結合は弱いファンデルワールス力で結合しており、理想的な構造での層間距離は０．３３５４ｎｍである。グラファイトにおける電気伝導度や熱伝導率はこのような異方性を反映してａ−ｂ面方向に大きく、この方向の電気伝導度や熱伝導率はグラファイトの品質を判定する良い指標となる。
【００４０】
本発明の熱伝導体はグラファイトシート又はその積層体である。グラファイトシートの積層体とは、複数のグラファイトシートを重ね合わせて、直接又は間接にグラファイトシート同士を固定したものである。積層体は２層以上のグラファイトシートであるが、積層されるグラファイトシートの数が多ければ多いほど、放熱可能な熱量を大きくすることができる。従って、グラファイトシートの積層数は、３層以上であることが好ましく、５層以上であることがより好ましく、７層以上であることがさらに好ましく、１０層以上であることが最も好ましい。後述するが、本発明のグラファイトシートの好ましい厚さは５０ｎｍ超９．６μｍ以下であるため、熱伝導体にグラファイトシートの積層体を用いても内視鏡を小型化することが可能である。グラファイトシートを積層するには、２５００℃以上の温度領域で１００ｇｆ以上の圧力を印加して高温プレスすれば良い（非特許文献１）。
【００４１】
グラファイトシートの面積は４ｍｍ2以上である。なお、ここで言うシートの面積は以下の検討によって決定したものである。即ち、我々はまず正方形の形状のシートを作製して熱伝導率の測定を行った。シートの形状が正方形の場合４ｍｍ2以上の面積の試料では１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率の発現が可能であったが、例えば２．２５ｍｍ2の場合には１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超えることは困難であった。同様に長方形の試料では４ｍｍ2の場合には１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超えることが可能であったが、３ｍｍ2や２ｍｍ2の大きさの試料の場合には１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超えることは困難であった。これらの結果から本発明の手法により高熱伝導性を発現するためには試料の面積は４ｍｍ2以上が好ましいと結論した。
【００４２】
このようにグラファイトシートの熱伝導率の値が試料サイズによって変わることは一般には理解し難いが、近年μｍサイズのグラフェンやグラファイトフレークの熱伝導率が測定された結果、これらの試料ではその熱伝導率が試料のサイズによって変わることが報告されている。これはフォノンの試料端面での反射によりその熱伝導が妨げられることが原因であると説明されている。本発明のグラファイトシートの高熱伝導性も熱伝導のほとんどがフォノンによると考えられる。従って、上記のグラフェンやグラファイトフレークと同様に本発明の高熱伝導性グラファイトの場合でもフォノンの試料端面での反射によってその熱伝導率が低下するものと思われる。ただし、上記のグラフェンやグラファイトフレークではその熱伝導率の向上効果がμｍサイズの試料で現れるのに対して、本発明の場合には熱伝導率への影響がｍｍサイズの試料でも現れるという大きな違いがある。これは全く新しい知見であり、本発明のポイントでもある。なおグラファイトシートの面積は、面積４ｍｍ2以上の試料の切り出しが可能である限り特に限定されず、例えば、１００ｍｍ2以上であってもよく、１５０ｍｍ2以上であってもよく、２００ｍｍ2以上であってもよい。また該シート面積の上限は特に限定されないが、例えば、１０００ｍｍ2以下でもよく、５００ｍｍ2以下でもよい。
【００４３】
本発明のグラファイトシートは、温度２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものであるが、熱伝導率は、好ましくは１９６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、さらに好ましくは２０５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、特に好ましくは２０８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、最も好ましくは２１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。また熱伝導率は、例えば、２４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよく、２３００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。従来、熱伝導体に用いられていたグラフェン層の熱伝導率４００〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率を有しているため、内視鏡で発生する熱を効率よく放熱することができる。
【００４４】
以下、内視鏡の構造について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の斜視図である。管部２０は、人体の体腔に挿入される部分から順番に、先端部２１、湾曲部２２、可撓管部２３を有しており、可撓管部２３の湾曲部２２側と反対側に操作スイッチ５１を有する操作部５０と接続部６０が設けられる。接続部６０は、内視鏡１０と周辺装置とを接続するために、操作部５０の可撓管部２３側と反対側に設けられる。接続部６０は、ユニバーサルコード６１により画像表示装置７１、プロセッサ装置７２、光源装置７３、送気・送水装置７４とそれぞれ接続される。
【００４５】
図２は本発明の実施の形態に係る内視鏡１０の管部２０の先端部２１の構成を示す平面図である。管部２０の先端部２１は筒状の形状をしている。管部２０の先端部２１を図１のＸ方向から見ると、図２に示すように上部中央から時計回りに観察窓３０、照明窓３１、送気・送水口３２、吸引口３３を兼ねた鉗子口３４、照明窓３１が配置されている。観察窓３０の奥側（操作部５０側）には、対物レンズおよび撮像素子が配され、照明窓３１の奥側（操作部５０側）には、照明部が設けられる。送気・送水口３２は、観察窓３０を洗浄するための液体を出したり、観察しやすくするために体腔内を膨らませる空気などの気体を送り込むために設けられる。吸引口３３は、体腔内の液体を吸引するために設けられ、鉗子口３４は鉗子を出し入れするために設けられる。内視鏡１０の管部２０を軸方向から見たときの観察窓３０、照明窓３１、送気・送水口３２、吸引口３３、鉗子口３４の位置関係は特に限定されないが、観察をしやすくするために観察窓３０と隣接する位置に照明窓３１が設けられることが好ましい。なお、図２では、観察窓３０の両側に照明窓３１が２つ設けられているが、照明窓３１は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００４６】
撮像素子は、画素内のフォトダイオードに入射した光を、その強弱に応じた電荷量に変換し、増幅するものである。先端部２１の観察窓３０を図１のＸ方向から見ると、観察窓３０の奥側（操作部５０側）には対物レンズが配されて、対物レンズのさらに奥側（操作部５０側）には撮像素子が設けられる。対物レンズは、体腔内の被観察部位からの光を集めて撮像素子の表面で結像させる。また、撮像素子の一面には回路基板が設けられており、回路基板では、撮像素子からの出力信号をプロセッサ装置７２に転送したり、撮像素子を動作させるための入力信号を伝達したりする。撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを用いることができる。撮像素子を駆動させると駆動熱が発生するが、この駆動熱の放熱を効率よく行わないと、撮像素子を構成するトランジスタ等の能動素子の適正動作温度範囲から外れるため処理速度が落ちるなど、内視鏡の性能が低下することがある。
【００４７】
照明部は、管部２０の先端部２１に照明窓３１と、照明窓３１の奥側（操作部５０側）に導光路を有している。導光路は、光源装置７３で発生させた光を先端部２１に導く。照明光を観察部位に照射するときに光源装置７３に設けられるＬＥＤなどの照明素子により光電変換の損失が発生するため、照明部は発熱する。この熱を効率良く放熱しないと、照明素子が損傷して照明光の輝度が落ち、映像が見難くなる、長時間の撮像が困難になるといった問題が発生する。
操作性の観点から、照明光の入切は操作部に設けられる操作スイッチで行えることが好ましい。
【００４８】
導光路の種類は使用する光源の種類に応じて選択すればよいが、例えば、光ファイバー、反射鏡を内蔵した多関節の金属パイプ、フレキシブル伝送路などを用いることができる。
【００４９】
発熱体は、撮像素子と、照明部のいずれか一方を少なくとも含むことが好ましい。上述したとおり、撮像素子と照明部は発熱するが、撮像素子や照明部で発生する熱は、内視鏡の性能の低下だけでなく、部品の交換や保守頻度の増加や短命化に直結する。また、内視鏡内で過度に蓄熱がなされると、最悪の場合、やけど、発煙、発火に至る可能性もある。このため、内視鏡において効率よく放熱を行うことは極めて重要である。
【００５０】
管部２０の先端部２１には、鉗子を出し入れするための鉗子口３４が設けられており、操作部５０で鉗子口３４の開閉および鉗子の操作を行うことができる。鉗子は、手術などの外科的処置に用いられる器具であり、組織を挟んで固定したり、引っ張ったりするのに用いられる。また、先端部２１には、体腔内の液体を吸い上げるための吸引口３３が設けられている。鉗子口３４は吸引口３３と別に設けられてもよいし、鉗子口３４が吸引口３３を兼ねるように設けられてもよい。鉗子口３４が吸引口３３を兼ねていれば、先端部２１を小型化することができる。
【００５１】
管部２０の湾曲部２２は、先端部２１よりも操作部５０側に配設されて、管部２０を体腔内に挿入するときの角度を変更するためのものである。湾曲部２２は、複数の関節駒が接続された形状をしており、操作部５０の角度調節手段とワイヤで接続されている。操作部５０の角度調節手段を回して、ワイヤを引っ張ったり、緩めたりすることにより、湾曲部２２が上下左右方向に湾曲するため、３６０度方向から体腔内を観察することができる。
【００５２】
管部２０の可撓管部２３は、湾曲部２２よりもさらに操作部５０側に配置されて、体腔内の観察部位まで管部２０の先端部２１を移動させるものである。可撓管部２３は、体腔内の形状にあわせて曲げるために可撓性を有していることが好ましい。また、可撓管部２３は体腔内に挿入しても十分な長さを有していることが好ましい。
【００５３】
本発明の内視鏡１０は、管部２０に接続されて内視鏡１０の操作を行う操作部５０を有していることが好ましい。操作部５０では、湾曲部２２の角度調節、照明光・吸引・送気・送水などの入切操作を行うことができる。
【００５４】
画像表示装置７１は、内視鏡１０からの画像を表示するものである。例えば、据え置き型のディスプレイ、頭部装着型のディスプレイなどがある。図１には、据え置き型のディスプレイが示されている。
【００５５】
プロセッサ装置７２は、撮像素子からの出力信号を処理して映像信号に変換し、画像表示装置７１に表示させるものである。また、プロセッサ装置７２は各装置と接続されているため、操作部５０を操作することにより、操作部５０からの制御信号に基づき各装置の制御を行うことができる。
【００５６】
光源装置７３は、照射光の光源や集光レンズなどの集光光学系などを備えている。光源装置７３で発生した光は集光レンズにより集光されて、グラスファイバーや光ファイバーなどを介して先端部２１に導かれる。光源としては、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどを用いることができる。
【００５７】
送気・送水装置７４は、先端部２１の送気・送水口３２と接続されており、観察窓３０を洗浄するための液体や、体腔内を膨らませるための空気などの気体を供給する。
【００５８】
以下に本発明の詳細について述べるが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
＜高分子原料＞
最初に本発明に用いられる高分子フィルム原料について記述する。本発明のグラファイト作製に好ましく用いられる高分子原料として、芳香族高分子であることが好ましく、芳香族高分子が、ポリアミド、ポリイミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリベンズチアゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリキナゾロン、ベンズイミダゾベンゾフェナントロリンラダーポリマー、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらのフィルムは公知の製造方法で製造すればよい。特に好ましい芳香族高分子として芳香族ポリイミド、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレンオキサジアゾールを例示することができる。中でも以下に記載する酸二無水物（特に芳香族酸二無水物）とジアミン（特に芳香族ジアミン）からポリアミド酸を経て作製される芳香族ポリイミドは本発明のグラファイト作製のための原料高分子として特に好ましい。
【００５９】
本発明のグラファイト作製のために好ましい芳香族ポリイミドフィルムの合成に用いられ得る酸二無水物は、ピロメリット酸無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、オキシジフタル酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、エチレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ビスフェノールＡビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、およびそれらの類似物を含み、それらを単独または任意の割合の混合物で用いることができる。特に非常に剛直な構造を有した高分子構造を持つほどポリイミドフィルムの配向性が高くなること、さらには入手性の観点から、ピロメリット酸無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。
【００６０】
本発明においてポリイミドの合成に用いられ得るジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ベンジジン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，５−ジアミノナフタレン、４，４’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、４，４’−ジアミノジフェニルＮ−メチルアミン、４，４’−ジアミノジフェニルＮ−フェニルアミン、１，４−ジアミノベンゼン（ｐ−フェニレンジアミン）、１，３−ジアミノベンゼン、１，２−ジアミノベンゼンおよびそれらの類似物を含み、それらを単独でまたは任意の割合の混合物で用いることができる。さらにポリイミドフィルムの配向性を高くすること、入手性の観点から、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンを原料に用いて合成されることが特に好ましい。
【００６１】
本発明に用いられるポリアミド酸の製造方法としては公知の方法を用いることができ、通常、芳香族酸二無水物の少なくとも１種とジアミンの少なくとも１種を有機溶媒中に溶解させて、得られた原料溶液を、制御された温度条件下で、上記酸二無水物とジアミンの重合が完了するまで攪拌することによって製造される。これらのポリアミド酸溶液は通常５〜３５質量％、好ましくは１０〜３０質量％の濃度で得られる。この範囲の濃度である場合に適当な分子量と溶液粘度を得ることができる。
前記原料溶液中の酸二無水物とジアミンとは実質的に等モル量にすることが好ましく、モル比は、例えば、１．５：１〜１：１．５、好ましくは１．２：１〜１：１．２、より好ましくは１．１：１〜１：１．１である。
【００６２】
＜ポリイミドの合成、製膜＞
ポリイミドの製造方法には、前駆体であるポリアミド酸を加熱でイミド転化する熱キュア法、ポリアミド酸に無水酢酸等の酸無水物に代表される脱水剤や、ピコリン、キノリン、イソキノリン、ピリジン等の第３級アミン類の両方又は片方をイミド化促進剤として用い、イミド転化するケミカルキュア法があるが、そのいずれを用いても良い。得られるフィルムの線膨張係数が小さく、弾性率が高く、複屈折率が大きくなりやすく、フィルムの焼成中に張力をかけたとしても破損することなく、また、品質の良いグラファイトを得ることができるという点からケミカルキュア法が好ましい。
【００６３】
本発明のグラファイトシートは厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下の範囲であることが好ましいが、このような範囲のグラファイトシートを得るためには原料高分子フィルムの厚さは１２０ｎｍ以上１８μｍ以下の範囲であることが好ましい。これは、最終的に得られるグラファイトシートの厚さは、一般に出発高分子フィルムが１μｍ以上では厚さの６０〜３０％程度となり、１μｍ以下では５０〜２０％程度となることが多いことによっている。従って、最終的に本発明の５０ｎｍ超９．６μｍ以下の厚さのグラファイトシートを得るためには、出発高分子フィルムの厚さは１８μｍ以下、１２０ｎｍ以上の範囲であることが好ましいと言うことになる。出発高分子フィルムの厚さは、例えば、１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは６μｍ以下、最も好ましくは４μｍ以下であってもよい。出発高分子フィルムの厚さは、好ましくは１２０ｎｍ以上、より好ましくは１５０ｎｍ以上である。一方、長さ方向は１００〜７０％程度に縮小することが多い。
【００６４】
前記高分子フィルムは、前記高分子原料又はその合成原料から公知の種々の手法によって製造できる。例えば、本発明のポリイミドフィルムは、上記ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の有機溶剤溶液をエンドレスベルト、ステンレスドラムなどの支持体上に流延し、乾燥・イミド化させることにより製造される。具体的にケミカルキュアによるフィルムの製造法は以下のようになる。まず上記ポリアミド酸溶液に化学量論以上の脱水剤と触媒量のイミド化促進剤を加え支持板やＰＥＴ等の有機フィルム、ドラム又はエンドレスベルト等の支持体上に流延又は塗布して膜状とし、有機溶媒を蒸発させることにより自己支持性を有する膜を得る。次いで、これを更に加熱して乾燥させつつイミド化させポリイミドフィルムを得る。加熱の際の温度は、１５０℃から５５０℃の範囲の温度が好ましい。さらに、ポリイミドの製造工程中に、収縮を防止するためにフィルムを固定したり、延伸したりする工程を含むことが好ましい。これは、分子構造およびその高次構造が制御されたフィルムを用いることでグラファイトへの転化がより容易に進行する、と言うことによっている。すなわち、グラファイト化反応をスムーズに進行させるためには炭素前駆体中の炭素分子が再配列する必要があるが、配向性にすぐれたポリイミドではその再配列が最小で済むために、低温でもグラファイトへの転化が進み易いと推測される。
【００６５】
＜炭素化・グラファイト化＞
次に、ポリイミドに代表される高分子フィルムの炭素化・グラファイト化の手法について述べる。本発明では出発物質である高分子フィルムを不活性ガス中で予備加熱し、炭素化を行う。不活性ガスは、窒素、アルゴンあるいはアルゴンと窒素の混合ガスが好ましく用いられる。予備加熱は通常１０００℃程度で行う。通常ポリイミドフィルムは５００〜６００℃付近で熱分解し、１０００℃付近で炭素化する。予備処理の段階では出発高分子フィルムの配向性が失われないように、フィルムの破壊が起きない程度の面方向の圧力を加えることが有効である。
【００６６】
上記の方法で炭素化されたフィルムを高温炉内にセットし、グラファイト化を行なう。炭素化フィルムのセットはＣＩＰ材やグラッシーカーボン基板に挟んで行うことが好ましい。グラファイト化は通常２６００℃以上または２８００℃以上の高温で行われるが、このような高温を作り出すには、通常グラファイトヒーターに直接電流を流し、そのジュ−ル熱を利用して加熱を行なう。グラファイト化は不活性ガス中で行なうが、不活性ガスとしてはアルゴンが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えても良い。処理温度は高ければ高いほど良質のグラファイトに転化できる。熱分解と炭素化によりその面積は元のポリイミドフィルムより約１０〜４０％程度収縮し、グラファイト化の過程では逆に約１０％程度拡大することが多い。このような収縮、拡大によってグラファイトシート内には内部応力が発生しグラファイトシート内部にひずみが発生する。このようなひずみや内部応力は３０００℃以上で処理することにより緩和されてグラファイトの層が規則正しく配列し、さらに熱伝導率が高くなる。本発明のグラファイトを得るためには２６００℃では不足で、処理温度は３０００℃以上が好ましく、３１００℃以上の温度で処理することはより好ましく、３２００℃以上であることは最も好ましい。無論、この処理温度はグラファイト化過程における最高処理温度としても良く、得られたグラファイトシートをアニーリングの形で再熱処理しても良い。なお熱処理温度の上限は、例えば、３７００℃以下、好ましくは３６００℃以下、より好ましくは３５００℃以下である。当該処理温度での保持時間は、例えば、２０分以上、好ましくは３０分以上であり、１時間以上であってもよい。保持時間の上限は特に限定されないが、通常、５時間以下、特に３時間以下程度としてもよい。温度３０００℃以上で熱処理してグラファイト化する場合、高温炉内の雰囲気は前記不活性ガスによって加圧されているのが好ましい。熱処理温度が高いとシート表面から炭素の昇華が始まり、グラファイトシート表面の穴、われの拡大と薄膜化などの劣化現象が生じるが、加圧することによってこのような劣化現象を防止でき、優れたグラファイトシートを得ることができる。不活性ガスによる高温炉の雰囲気圧力（ゲージ圧）は、例えば、０．１０ＭＰａ以上、好ましくは０．１２ＭＰａ以上、さらに好ましくは０．１４ＭＰａ以上である。この雰囲気圧力の上限は特に限定されないが、例えば、２ＭＰａ以下、特に１．８ＭＰａ以下程度であってもよい。
【００６７】
熱伝導率の大きいグラファイトシートは、シート中に欠損や空洞がない、非常に密な構造である。欠損や空洞がグラファイトシート中に入ると、密度が小さくなり、熱伝導率が低下する傾向がある。このことから、グラファイトシートの密度は大きいことが好ましい。具体的には、密度が１．８ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましく、１．９ｇ／ｃｍ3以上であることがより好ましく、２．０ｇ／ｃｍ3以上であることがさらに好ましい。密度は、例えば２．５ｇ／ｃｍ3以下であり、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ3以下である。
【００６８】
高熱伝導率を実現するためには、グラファイトシートの平均結晶粒径（ドメインサイズ）は１．８μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、３μｍ以上であることがさらに好ましく、４μｍ以上であることは最も好ましい。通常、結晶粒が大きくなると熱伝導率が向上することが知られている。これは熱伝導に寄与するフォノンが結晶粒界で散乱され、粒径が大きくなるほどフォノンの散乱が減るためである。現在報告されている高配向性熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ）の平均結晶粒径は５〜２０μｍで熱伝導率は１８００〜１９５０Ｗ／ｍ・Ｋであることが知られている。従って、１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導性グラファイトの平均結晶粒径が１．８μｍ以上であれば良いということとは矛盾しているように思われる。
【００６９】
しかしながら、このことは以下のように説明できる。すなわち、グラファイトシートの場合ドメインサイズが５２０ｎｍ以下の比較的品質の劣るグラファイトの場合には平均結晶粒径が熱伝導率に比例するが、高品質グラファイトではフォノンによる散乱はこのような小さなサイズの結晶粒径には依存しなくなることが知られている。これは、高品質グラファイトではほとんどウムクラップ過程という散乱のみとなるためであると解釈されている（非特許文献２）。このことは本発明の高熱伝導性グラファイトシートのドメインサイズが１．８μｍ以上であれば、熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導特性出現が十分に可能であることを示している。
【００７０】
本発明のグラファイトの平均結晶粒径（ドメインサイズ）は、例えば、１０μｍ以下であってもよく、７μｍ以下であってもよく、５μｍ以下であってもよい。また該平均結晶粒径（ドメインサイズ）は、グラファイトシートの厚みの０．１倍以上が好ましく、より好ましくは１倍以上、さらに好ましくは２倍以上である。
【００７１】
本発明によるグラファイトシートは薄いほど高熱伝導率に優れやすいという観点から９．６μｍ以下が好ましい。これは以下のように考えられる。すなわち、高分子焼成法によるグラファイトシート製造において、グラファイト化反応は高分子炭素化シート最表面層でグラファイト構造が形成され、膜内部に向かってグラファイト構造が成長すると考えられている。グラファイトシートの膜厚が厚くなると、グラファイト化時に炭素化シート内部のグラファイト構造が乱れ、空洞や欠損ができやすくなる。反対にシートが薄くなればシート表面のグラファイト層構造が整った状態で内部までグラファイト化が進行し、結果としてシート全体に整ったグラファイト構造ができやすい。上記のようにグラファイト層構造が整っているため、高い熱伝導率を示すグラファイトシートになると考えられる。
【００７２】
一方、本発明の作製方法ではグラファイトシートの厚さが５０ｎｍ以下になると高熱伝導性が発現し難くなる。その理由は必ずしも明確ではないが、本発明の方法で作製したグラファイトシートは５０ｎｍ以下になると柔軟性には富むものの弾力性には欠けるものとなる。グラファイトシートの熱伝導はそのほとんどが格子振動（フォノン）によって起こることが知られていることから、フィルムの弾力性が減少することが高熱伝導性発現の妨げになっていると推定している。５０ｎｍ以下の厚さで弾力性に富むグラファイトシートを作製することは難しい。したがって、本発明によるグラファイトシートの厚さは５０ｎｍ超であることが好ましい。
【００７３】
以上述べたように、本発明のグラファイトシートの厚さの範囲は５０ｎｍ超９．６μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ超７．５μｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以上６．５μｍ以下であり、さらにより好ましくは１００ｎｍ以上５．０μｍ以下であり、特に好ましくは２００ｎｍ以上３．０μｍ以下であり、最も好ましくは２００ｎｍ以上２．０μｍ以下である。グラファイトシートの厚さが９．６μｍより大きいと、グラファイト化時に炭素化シート内部のグラファイト構造が乱れ、空洞や欠損ができやすくなることがあるので好ましくない。また、５０ｎｍ以下であると、柔軟性には富むものの弾力性には欠け、高熱伝導性発現の妨げになることがあるので好ましくない。
【００７４】
本発明のグラファイト製熱伝導体の形状は特に限定されず、例えば、長方形や先細りの台形などの多角形でもよいし、これらを組み合わせた形状でもよい。グラファイト製熱伝導体の形状が長方形であれば製造が容易である。グラファイト製熱伝導体が台形状であれば、台形の底辺のうち短辺側を管部の先端部側にある発熱体に接続させて、放熱面積が大きい長辺側を管部の操作部側の部材に接続することができるため、発熱体の放熱効果を高めることができる。
【００７５】
内視鏡の軸方向と直交する断面において、グラファイト製熱伝導体は発熱体の外周に設けられることが好ましい。図３は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の発熱体の外周にグラファイト製熱伝導体が設けられる例を示す図である。内視鏡１０の軸方向と直交する断面において、管部２０の先端部２１は上部中央から時計回りに撮像素子４１、照明部４２、送気・送水チャンネル４４、吸引チャンネル４５を兼ねた鉗子チャンネル４６、照明部４２が配置されている。発熱体４０は、撮像素子４１および照明部４２であり、発熱体４０の外周の全体にわたってグラファイト製熱伝導体４３が設けられている。また、発熱体４０の外周の一部にのみグラファイト製熱伝導体４３が設けられることも好ましい。本発明のグラファイトシートは熱伝導率が高いため、発熱体４０の外周の一部にのみグラファイト製熱伝導体４３が設けられても、十分に放熱効果を得ることができる。なお、ここで発熱体４０の外周長は、管部２０の軸方向の位置によって変化してもよいし、変化しなくてもよい。
【００７６】
発熱体の形状が、内視鏡の軸方向において一様であることが好ましい。グラファイト製熱伝導体の製造を容易に行うことができる。
【００７７】
発熱体の形状が内視鏡の軸方向において一様である場合、内視鏡の軸方向と直交する断面において、グラファイト製熱伝導体が設けられる長さの割合は、発熱体の外周の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。グラファイト製熱伝導体が、発熱体の外周に設けられる割合が大きければ大きいほど、放熱面積を大きくすることができる。
【００７８】
発熱体へのグラファイト製熱伝導体の巻き付け方法は特に限定されないが、らせん状に巻き付けることが好ましい。図４は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の発熱体に、グラファイト製熱伝導体をらせん状に巻き付ける例を示す側面図である。図４に示すように、グラファイト製熱伝導体４３を、発熱体４０（照明部４２）にらせん状に巻き付ければ、放熱量を大きくできるだけでなく、発熱体４０からグラファイト製熱伝導体４３が剥がれにくい。
【００７９】
グラファイト製熱伝導体は、発熱体にらせん状に巻き付けられており、グラファイト製熱伝導体の少なくとも一部が互いに重なり合っていることが好ましい。特にグラファイト製熱伝導体が互いに重なり合う部分で熱伝導が起こりやすくなるため、放熱量を大きくすることができる。
【００８０】
発熱体に巻き付けられたグラファイト製熱伝導体のらせん形状は、等しいピッチ間隔であってもよく、異なるピッチ間隔であってもよい。前記らせん形状は、放熱効率や生産性の点で、等ピッチ間隔であることが好ましい。グラファイト製熱伝導体（好ましくは長方形（長さ方向＞幅方向）のグラファイト製熱伝導体）により形成されるらせん部において、隣接するグラファイト製熱伝導体は互いに重なり合っていることが好ましい。懸かるらせんを形成すると、らせん方向のみならず、らせん軸方向にも熱伝導が生じ、効率的な放熱を実現することが可能となる。
グラファイト製熱伝導体が長方形（長さ方向＞幅方向）であり、幅方向の一端から他端を幅方向１〜１００とする場合、グラファイト製熱伝導体の互いに重なり合う部分の割合は、グラファイト製熱伝導体の幅方向全体（幅方向１００％）に対し、例えば１％以上５０％未満であり、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上、特に好ましくは２０％以上である。グラファイト製熱伝導体の互いに重なり合う部分の割合が、１％以上５０％未満であれば、らせん軸方向にも熱伝導が生じ、らせん方向の熱伝導と相まって放熱効率が高まる。
グラファイト製熱伝導体の互いに重なり合う部分の割合には、所定のらせん部において１ピッチ前のグラファイト製熱伝導体と重なり合う部分と１ピッチ後のグラファイト製熱伝導体と重なり合う部分のいずれかが含まれていればよく、その両方が含まれていてもよい。
【００８１】
巻回数が１．５以上のロール状に形成されたグラファイト製熱伝導体の内側面が、前記発熱体と接続していることも好ましい。発熱体の熱は、グラファイト製熱伝導体の内側面から伝わることにより放熱される。巻回数が１．５以上であればグラファイト製熱伝導体の一部が互いに重なり合うことになるため熱伝導が起こりやすく、放熱量も大きくすることができる。巻回数が大きければ大きいほど、放熱量を大きくすることができるため、巻回数は２以上であることが好ましく、３以上であることがより好ましく、５以上であることがさらに好ましく、７以上であることが特に好ましく、１０以上であることが最も好ましい。
【００８２】
グラファイト製熱伝導体の一端は発熱体に接続されて、他端が発熱体よりも操作部側の部材に接続されていることが好ましい。ここで操作部側の部材は湾曲部に配されていることが好ましく、可撓管部であることがより好ましい。グラファイト製熱伝導体の一端から他端までの距離が長ければ長いほど、放熱面積を大きくすることができる。
【００８３】
グラファイト製熱伝導体の一端は発熱体に接続されて、他端が発熱体よりも操作部側の金属部材に接続されていることが好ましい。操作部側の金属部材の温度は、発熱体の温度よりも小さいため、発熱体で発生した熱は、グラファイト製熱伝導体により操作部側の金属部材に伝達されて放熱される。これにより、発熱体で発生した熱の蓄積による内視鏡の性能低下、誤動作の発生、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。操作部側の金属部材とは、例えば、鉗子チャンネルである。
【００８４】
グラファイト製熱伝導体と発熱体、あるいはグラファイト製熱伝導体と金属部材との固定は熱伝導性接着剤により行うのが好ましい。熱伝導性接着剤は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、銀ペーストなどの導電性ペーストがあるが、中でも熱伝導率の高い金属を用いた導電性ペーストであることが好ましい。熱伝導率が低い接着剤を用いると、発熱体からグラファイト製熱伝導体への熱伝導や、グラファイト製熱伝導体から金属部材への熱伝導が十分になされないため、当該接着剤の部分が蓄熱されてしまう可能性がある。したがって、熱伝導体と同様、熱伝導性接着剤の熱伝導率も高ければ高い方がよい。
【００８５】
図５は、本発明の実施の形態に係る内視鏡に第２グラファイト製熱伝導体が設けられる場合の、内視鏡の軸方向に直交する方向の断面図である。図３と同様に、図５に示す管部２０の先端部２１には上部中央から時計回りに撮像素子４１、照明部４２、送気・送水チャンネル４４、吸引チャンネル４５を兼ねた鉗子チャンネル４６、照明部４２が配置されている。撮像素子４１と、照明部４２との間に、第２グラファイト製熱伝導体４７が配置されていることが好ましい。撮像素子４１と照明部４２はいずれも発熱体４０であるため、撮像素子４１と照明部４２の間には熱が蓄積しやすい。したがって、第２グラファイト製熱伝導体４７を配置することにより、撮像素子４１と照明部４２の間に蓄積する熱を放熱することができるため、内視鏡の性能低下や誤動作の発生を防止できる。図５では照明部４２が２つ設けられているため、第２グラファイト製熱伝導体４７も２箇所に配置されている。
【００８６】
第２グラファイト製熱伝導体の形状は、グラファイト製熱伝導体と同様に、内視鏡で発生する熱を放熱することができる形状を有していればよく、長方形や台形などの多角形でもよいし、またはこれらを組み合わせた形状でもよい。
【００８７】
第２グラファイト製熱伝導体の一端が、撮像素子と照明部の間に配置されて、第２グラファイト製熱伝導体の他端が発熱体よりも操作部側の部材に接続されていることが好ましい。操作部側の部材は、湾曲部であることが好ましく、可撓管部であることがより好ましく、操作部であることがさらに好ましい。第２グラファイト製熱伝導体の一端から他端までの距離が長ければ長いほど、放熱面積を大きくすることができる。
【００８８】
内視鏡は、発熱体の外側であって管部の内側面に、第３グラファイト製熱伝導体が配置されていることが好ましい。図６は、本発明の実施の形態に係る内視鏡に第３グラファイト製熱伝導体４８が設けられる場合の、内視鏡１０の軸方向に直交する方向の断面図である。図３および５と同様に、図６に示す管部２０の先端部２１には上部中央から時計回りに撮像素子４１、照明部４２、送気・送水チャンネル４４、吸引チャンネル４５を兼ねた鉗子チャンネル４６、照明部４２が配置されている。図６では、管部２０の内側面２０ａの周方向全体にわたって第３グラファイト製熱伝導体４８が設けられている。内視鏡１０の管部２０は人体内に挿入されるものであるため、できる限り発熱を抑えることが必要である。発熱体４０の外側であって管部２０の内側面２０ａに第３グラファイト製熱伝導体４８が配置されていれば、管部２０の外側面２０ｂへの熱伝導が起こりにくくなるため、人体内で接触する内視鏡１０の管部２０の温度を抑えることができる。
【００８９】
第３グラファイト製熱伝導体は、発熱体の外側であって管部の内側面の周方向の一部に配置されることも好ましい。本発明のグラファイトシートは熱伝導率が高いため、管部の内側面の周方向全体にわたって設けられなくても十分に放熱効果を得ることができる。
【００９０】
発熱体の形状が、内視鏡の軸方向において一様であることが好ましい。第３グラファイト製熱伝導体の製造を容易に行うことができる。
【００９１】
また、内視鏡の軸方向と直交する断面において、第３グラファイト製熱伝導体が設けられる長さの割合は、管部の内側面の内周の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。管部の内側面の内周に設けられる第３グラファイト製熱伝導体の長さの割合が大きければ大きいほど、放熱面積を大きくすることができる。
【００９２】
第３グラファイト製熱伝導体よりも外側であって、管部の内側面に断熱部材が設けられることも好ましい。断熱部材が設けられることにより、管部の外側面への熱伝導が起こりにくくなり、人体内で接触する内視鏡の管部の温度を抑えることができるため、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【００９３】
撮像素子が設けられる回路基板にグラファイトシートが用いられることも好ましい。これにより、撮像素子で発生する駆動熱をさらに放熱することができる。
【００９４】
２．放熱線状物（第二態様）
以下では、グラファイトシートを放熱部材に用いた放熱線状物について説明する。本発明の実施の形態に係る放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を少なくとも一部が互いに重なるようにらせん状に巻いた線状物であり、前記グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下である。本発明の放熱線状物は、グラファイトシートを使用しているため軽量であり、熱伝導率が高い。上記範囲の厚さのグラファイトシートは、特に高い熱伝導率を得ることができる。また、このような厚さのグラファイトシートは加工性に優れているため、らせん状に巻いて線状物にすることが可能である。グラファイトシートを線状物にすれば、機械的強度を大きくすることができる。さらに、この放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体を少なくとも一部が互いに重なるようにらせん状に巻いたものであるため、放熱面積を大きくすることができる。
【００９５】
本発明の放熱線状物は、放熱部材としてグラファイトが用いられている。グラファイトの特徴としては、高い熱伝導率のほかに銅よりも軽いことも挙げられる。グラファイトの理論的な比重は２．２６であって、銅の比重（８．６５）のおよそ１／３．８である。このため、グラファイトを用いれば、銅よりも軽い放熱部材を得られると考えられる。
【００９６】
本発明のグラファイトシートの積層体とは、複数のグラファイトシートを重ね合わせて、直接又は間接にグラファイトシート同士を固定したものである。積層体は２層以上のグラファイトシートであるが、積層されるグラファイトシートの数が多ければ多いほど、放熱可能な熱量を大きくすることができる。従って、グラファイトシートの積層数は、３層以上であることが好ましく、５層以上であることがより好ましく、７層以上であることがさらに好ましく、１０層以上であることが最も好ましい。グラファイトシートを積層するには、２５００℃以上の温度領域で１００ｇｆ以上の圧力を印加して高温プレスすれば良い（非特許文献１）。
【００９７】
本発明の放熱線状物は、長さや径の大きさは特に限定されず、この放熱線状物を適用する機器や部品などの対象物の大きさに応じて設定することができる。例えば、放熱線状物内に対象物を収める場合には、放熱線状物の内側に円柱状の空間が形成されることが好ましい。また、放射線状物を対象物に巻き付ける場合には、放熱線状物の内側に円柱状の空間が形成されなくてもよい。なお、本発明の放熱線状物は、物に巻き付けられる程度の可撓性を有していればよい。
【００９８】
放熱線状物は、グラファイトシート又はその積層体の一部が互いに重なるようにらせん状に巻かれていればよく、らせん状の形成方法は特に限定されない。放熱線状物のらせん状の形成方法としては、例えば、グラファイトシート又はその積層体に力を加えながら一定方向に巻いていき、いわゆるコヨリ状に形成することが挙げられる。より具体的には、グラファイトシートを短冊状に切り出して、回転ローラなどで一定方向に巻くことにより、放熱線状物を作製することもできる。また、本発明の放熱線状物は、棒状部材の周囲にグラファイトシート又はその積層体を一定方向に巻き付けて作製することもできる。図７は、本発明の実施の形態に係る放熱線状物の形成方法の例を示す平面図である。例えば、図７（ａ）のようにグラファイトシート１１０ａの長手方向（Ｘ１方向）と放熱線状物１００ａの軸方向（Ｙ１方向）が異なるようにらせん状に巻くことができる。また、図７（ｂ）のように、グラファイトシート１１０ｂの長手方向（Ｘ２方向）と放熱線状物１００ｂの軸方向（Ｙ２方向）が同じになるようにらせん状に巻くこともできる。
【００９９】
本発明のグラファイトシートの厚さは５０ｎｍ超９．６μｍ以下である。その理由は上述したように、グラファイトシートの厚さが９．６μｍより大きいと、グラファイト化時に炭素化シート内部のグラファイト構造が乱れ、空洞や欠損ができやすくなることがあるためである。したがって、グラファイトシートの厚さの上限は、７．５μｍ以下であることが好ましく、６．５μｍ以下であることがより好ましく、５．０μｍ以下であることがさらに好ましく、３．０μｍ以下であることが特に好ましく、２．０μｍ以下であることが最も好ましい。
【０１００】
一方、グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ未満になると柔軟性には富むものの弾力性には欠け、高熱伝導性発現の妨げになることがある。その理由としては、グラファイトシートの熱伝導はそのほとんどが格子振動（フォノン）によって起こることが知られていることから、フィルムの弾力性が減少することであると推定している。したがって、グラファイトシートの厚さの下限は、６０ｎｍ以上であることが好ましく、８０ｎｍ以上であることがより好ましく、１００ｎｍ以上であることがさらに好ましく、１２０ｎｍ以上であることが特に好ましく、２００ｎｍ以上であることが最も好ましい。
【０１０１】
また、本発明のグラファイトシートは、上記範囲の厚さであることから、可撓性が大きく線状物に加工しやすく、また、加工された放熱線状物の外径を小さくすることができる。
【０１０２】
放熱線状物の外径のバラツキは少なければ少ないほど、熱伝導のバラツキによる局所的な発熱を抑えることができるほか、歩留まりの高い放熱線状物を製造することができる。このため、放熱線状物の外径のバラツキは±５０％以下であることが好ましく、±４０％以下であることがより好ましく、±３０％以下であることがさらに好ましく、±２０％以下であることが最も好ましい。本発明におけるバラツキ［％］は、グラファイトシートの任意の１０点において膜厚を測定したとき、１００×（膜厚の最大値−膜厚の最小値）／（膜厚の算術平均値）で定義される。
【０１０３】
高熱伝導性を発現するために、グラファイトシートの面積は４ｍｍ2以上であることが好ましい。なお、ここで言うシートの面積は、上述した検討によって決定したものである。グラファイトシートの面積は、面積４ｍｍ2以上の試料の切り出しが可能である限り特に限定されず、例えば、１００ｍｍ2以上であってもよく、１５０ｍｍ2以上であってもよく、２００ｍｍ2以上であってもよい。また該シート面積の上限は特に限定されないが、例えば、１０００ｍｍ2以下でもよく、５００ｍｍ2以下でもよい。
【０１０４】
グラファイトシートの熱伝導率は高ければ高いほど、放熱効果を大きくすることができる。したがって、グラファイトシートの２５℃におけるａ−ｂ面方向の熱伝導率が１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、２０５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましく、２０８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが特に好ましく、２１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが最も好ましい。また、熱伝導率は、例えば２４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよく、好ましくは２３００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。
【０１０５】
グラファイトシートは、芳香族高分子を成膜して厚さ１２０ｎｍ以上１８μｍ以下のフィルムにし、このフィルムを炭素化した後、温度３０００℃以上でゲージ圧力０．１０ＭＰａ以上で熱処理することによって得られるものであることが好ましい。なお、本発明のグラファイトシートの製造方法は上述したとおりである。
【０１０６】
本発明のグラファイトシートは厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下の範囲であるが、このような範囲のグラファイトシートを得るためには原料高分子フィルムの厚さは１２０ｎｍ以上１８μｍ以下の範囲であることが好ましい。これは、最終的に得られるグラファイトシートの厚さは、一般に出発高分子フィルムが１μｍ以上では厚さの６０〜３０％程度となり、１μｍ以下では５０〜２０％程度となることが多いことによっている。従って、最終的に本発明の５０ｎｍ超９．６μｍ以下の厚さのグラファイトシートを得るためには、出発高分子フィルムの厚さは１８μｍ以下、１２０ｎｍ以上の範囲であることが好ましいと言うことになる。出発高分子フィルムの厚さは、例えば、１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは６μｍ以下、最も好ましくは４μｍ以下であってもよい。一方、長さ方向は１００〜７０％程度に縮小することが多い。
【０１０７】
３．グラファイト製放熱部材（第三態様）
本発明に係るグラファイト製放熱部材は、放熱線状物が複数互いに編み込まれて形成されたものである。このように複数の放熱線状物を編み込んだグラファイト製放熱部材は、放熱面積を大きくすることができるため、放熱効率を上げることができる。放熱線状物の編み込み方法は特に限定されるものではないが、例えば、巻編みや平編みを用いることができる。図８は、本発明の実施の形態に係るグラファイト製放熱部材の平面図であり、図８（ａ）は放熱線状物を巻編みした場合の平面図、図８（ｂ）は放熱線状物を平編みした場合の平面図である。図８（ａ）は、複数本の放熱線状物１００ｃが互いにらせん状に巻き付くように編み込まれたグラファイト製放熱部材１１５ａが示されている。放熱線状物１００ｃを巻編みすることにより得られるグラファイト製放熱部材１１５ａは製造が容易というメリットがある。一方、図８（ｂ）は、複数本の放熱線状物１００ｄが交互に重なり合うように平編みされたグラファイト製放熱部材１１５ｂが示されている。平編みされたグラファイト製放熱部材１１５ｂは、巻編みされたグラファイト製放熱部材１１５ａに比べて柔軟性を大きくすることができる。
【０１０８】
以下では、各機器に本発明の放熱線状物またはグラファイトシートを放熱部材として採用した場合について述べる。
【０１０９】
４．（１）グラファイト被覆光ファイバー（第四態様）
光ファイバーは、光を伝送する伝送路で細長い繊維状をしており、光ファイバーを軸方向と直交する方向の断面において、光を伝搬するコアと、コアの外側面を覆うクラッドを有している。コアとクラッドはいずれも誘電体であり、クラッドの屈折率をコアの屈折率よりも小さくして光の全反射を利用することにより、コア内に光を閉じ込めて光の伝搬を行っている。コアやクラッドは、例えば石英ガラスで出来ている場合には脆く、機械的強度も小さいため、クラッドの外側面はシリコン、ナイロン、紫外線硬化樹脂などの被覆部材で覆われることがある。
【０１１０】
光の損失がなく、遠くまで光信号を伝搬できるものが理想的な光ファイバーであるが、実際には光ファイバーの材料であるガラスが光を吸収して熱に変換してしまうことにより、光の損失と熱が発生する。また、光ファイバーの端部に光吸収物質が塗布された場合や光ファイバーに曲げ部や結び目がある場合などには、当該部分が加熱されて高温になり、光ファイバーヒューズ現象が発生することがある。光ファイバーヒューズ現象とは、光ファイバー内で青白い閃光が発生してこの閃光が導光路を進んでいく現象であるが、コア部分が溶融したり、空洞化するなどして光ファイバーが損傷してしまう。
【０１１１】
以上のような光ファイバーで発生する熱を放熱するために、本発明に係るグラファイト被覆光ファイバーは、放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた光ファイバーとから構成される。これにより、光ファイバーの性能の低下や破損を防止することができる。また、本発明の放熱線状物は可撓性を有しているため、光ファイバーを保護する被覆部材を兼ねることができる。
【０１１２】
本発明のグラファイト被覆光ファイバーは、放熱効果を高めるために、１本の光ファイバーを放熱線状物内に収めた上で、このグラファイトが被覆された光ファイバーを複数束ねたものをさらに放熱線状物内に収めてもよい。
【０１１３】
また、本発明のグラファイト被覆光ファイバーは、光ファイバーに放熱線状物が巻き付けられたものであってもよい。さらに放熱効果を高めるために、グラファイト被覆光ファイバーは、１本の光ファイバーに放熱線状物を巻き付けた上で、この放熱線状物が巻き付けられた光ファイバーを複数束ねたものの周囲に放熱線状物をさらに巻き付けてもよい。
【０１１４】
あるいは、１本の光ファイバーを放熱線状物内に収めた上で、このグラファイト被覆光ファイバーを複数束ねたものの周囲に放熱線状物を巻き付けてもよい。
【０１１５】
図９は、本発明の実施の形態に係るグラファイト被覆光ファイバーの側面図と断面図であり、図９（ａ）は放熱線状物が設けられたグラファイト被覆光ファイバーの側面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のグラファイト被覆光ファイバーのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、グラファイト被覆光ファイバー２００はコア２１０とクラッド２１５から構成される光ファイバー２０５を有しており、この光ファイバー２０５が放熱線状物１００内に収められている。
【０１１６】
４．（２）グラファイト被覆光配線ケーブル（第五態様）
光配線ケーブルとは、複数本の光ファイバーを束ねて屋内外での配線に適した構造に加工したものである。上述したように光ファイバーでは熱が発生することから、複数本の光ファイバーを束ねた光配線ケーブルも同様に放熱が必要である。
【０１１７】
したがって、本発明のグラファイト被覆光配線ケーブルは、放熱線状物と、この放熱線状物内に収められた複数本の光ファイバーとから構成される。これにより、光配線ケーブルで発生した熱を放熱線状物により放熱することができるため、光配線ケーブルの性能の低下や破損を防止することができる。
【０１１８】
本発明のグラファイト被覆光配線ケーブルでは、ケーブルに加えられる外力を緩和して光ファイバーを保護するために、テンションメンバが設けられることが好ましい。テンションメンバには、例えば、鋼線、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、アラミド繊維などを用いることができる。
【０１１９】
複数本の光ファイバーを束ねて熱的に絶縁するために、押え巻と呼ばれる部材が設けられることも好ましい。押え巻には、例えばテープ状の部材が用いられ、その材料としてはポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の繊維を用いることができる。
【０１２０】
また、押え巻の外側には、光ファイバーの保護のために外被と呼ばれる被膜が施されることも好ましい。外被はグラファイト被覆光配線ケーブルの使用目的や場所により選択することができるが、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、アルミラミネート（ＬＡＰ）などを用いることができる。
【０１２１】
グラファイト被覆光配線ケーブルに用いる光ファイバーの種類は特に限定されず、公知の光ファイバーを用いることができる。また、放熱線状物内に収められた光ファイバーや、周囲に放熱線状物が巻き付けられた光ファイバーを用いれば、光配線ケーブルの放熱効果をさらに高めることが可能である。
【０１２２】
また、テンションメンバの代わりに本発明の放熱線状物を用いることも好ましい。この放熱線状物は可撓性を有していることから、テンションメンバの代わりに放熱線状物を配置することも可能である。これにより、グラファイト被覆光配線ケーブルに加えられる外力の緩和と、放熱の両方の効果を得ることができる。
【０１２３】
図１０は、本発明の実施の形態に係るグラファイト被覆光配線ケーブルの軸方向と直交する方向の断面図であり、図１０（ａ）は、グラファイト被覆光配線ケーブル３００の押え巻３１０と、外被３３０との間に放熱線状物１００が設けられる場合の断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に加えて光ファイバー２０５の周囲に放熱線状物１００が設けられる場合の断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の放熱線状物１００の中央部には、光ファイバーを保護するためのテンションメンバ３２０が設けられている。
光ファイバーは、図１０（ａ）に示すように放熱部材が設けられない光ファイバー２０５であってもよい。この場合、公知の光ファイバーを用いることができるため、グラファイト被覆光配線ケーブル３００の製造が容易である。また、放熱効果を高めるために、光ファイバーは、図１０（ｂ）に示すように放熱線状物１００内に収められた光ファイバー２０５であってもよい。
【０１２４】
４．（３）ヒートパイプ（第六態様）
ヒートパイプは放熱部材の一種であり、その熱伝導率はおよそ数１０００Ｗ／ｍ・Ｋ（非特許文献３）と銅よりも良好な熱伝導部品である。図１１は本発明の実施の形態に係るヒートパイプの断面図であり、図１１（ａ）はヒートパイプ４００の軸方向に沿った断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。ヒートパイプ４００は、内壁にウィック４２０と呼ばれる溝や網目などが設けられた管体４１０内に作動液（図示しない）が封入され、管体４１０の内部を減圧状態にして両端を閉じたものである。図１１（ｂ）では、ウィック４２０としてワイヤウィックを示している。図１１（ａ）に示すように、ヒートパイプ４００の入熱側４１１が加熱されると、ヒートパイプ４００内部では作動液（蒸気）の流れ４３０の方向に作動液が気化されて、ヒートパイプ４００の放熱側４１２に移動する。ヒートパイプ４００の放熱側４１２で放熱されると、凝縮された作動液はウィック４２０を経由して、毛細管現象により作動液（凝縮液）の流れ４３１の方向に環流する。
【０１２５】
本発明に係るヒートパイプは、厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が周囲に巻き付けられている。これにより、ヒートパイプ内部の作動液の環流が早まるため、ヒートパイプの熱伝導特性を向上することができる。図１２は、本発明の実施の形態に係るヒートパイプ４００の周囲に放熱線状物１００が巻き付けられた場合の側面図である。
【０１２６】
また、ヒートパイプにグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物の一端が接続されて、グラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物の他端がヒートパイプ以外の金属部材に接続されることも好ましい。このような接続方法であれば、ヒートパイプの熱を金属部材に逃がすことができるため、ヒートパイプ内部の作動液の環流を早めることができる。
【０１２７】
複数のヒートパイプを用いる場合に、ヒートパイプ（以下、「第１ヒートパイプ」と記載する）と他のヒートパイプ（以下、「第２ヒートパイプ」と記載する）をグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物により接続することも好ましい。例えば、ヒートパイプ同士の接続は以下のように行うことができる。第１ヒートパイプの一端を電子機器などの発熱体に接続し、第１ヒートパイプの他端と第２ヒートパイプの一端を放熱線状物で接続する。第２ヒートパイプの他端は金属部材や配線板などの放熱部材に接続する。このようにグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物とヒートパイプを配置すれば、ヒートパイプ同士の熱伝導も良好となり、また、複数のヒートパイプを用いているため放熱面積を大きくすることができる。
【０１２８】
ヒートパイプの管体の外形は、丸筒型、角筒型、板型など公知の形状を採用することができる。
【０１２９】
管体の種類は特に限定されず、公知のものを用いることができるが、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス、ステンレスコルゲート管などを用いることができる。
【０１３０】
作動液は、使用温度に応じて選択すればよく、例えば、純水、エタノール、ナフタレン、アンモニア、Ｒ１３４ａなどを用いることができる。
【０１３１】
ウィックの種類は毛細管現象を生じさせることができれば特に限定されず、例えば、紐状の部材が網状に編み込まれたメッシュウィックや、ワイヤを環状に配置したワイヤウィック、管体の内壁自体に溝が設けられた溝形ウィック、管体の内壁に銅粉などの粉体を焼結した焼結ウィックなどを用いることができる。
【０１３２】
また、本発明の放熱線状物がヒートパイプのウィックであることも好ましい。本発明の放熱線状物はグラファイトを用いているため、ヒートパイプ内部での熱伝導を向上することができ、作動液の環流速度を大きくすることが可能である。
【０１３３】
４．（４）電子機器（第七態様）
電子機器とは、電子工学の技術を利用した電気製品であり、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、テレビ、カーナビゲーション、ゲーム機、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ハードディスクレコーダー、冷蔵庫などがある。電子機器は電力を供給することにより動作するが、動作時に損失が発生して熱に変換されるため、電子機器では発熱が生じる。後述するように、電子機器で主な熱源となる半導体素子は一般に温度依存性が高いため、放熱が十分になされないと機器の性能が低下する可能性がある。また、人体に直接触れる頻度の高い携帯電話やＰＣなどの電子機器において、放熱が十分になされないと筐体の温度が上昇して、機器の使用感の悪化を招くおそれがある。
【０１３４】
したがって、本発明に係る電子機器は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、発熱体で発生した熱を放熱することができるため、電子機器の性能の低下、誤動作、破損や機器の使用感の悪化を防止することができる。
【０１３５】
電子機器における発熱体とは、電子機器内で発熱する素子や部品を指し、例えば、半導体素子、電動機（モータ）、コイル、電子管などがある。半導体素子には、例えば、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ、コンデンサ、抵抗、これらを組み合わせた集積回路などがある。
【０１３６】
電子機器の消費電力は年々増加する傾向にあることから、適切に放熱設計を行うことは電子機器の性能確保の観点から益々重要になっている。半導体素子を例に挙げると、電子機器の小型化が進むにつれて、半導体素子を動作させるのに必要な電源電圧は小さくなっているものの、単位面積あたりの素子の数は増加し、動作周波数も大きくなっている。さらに、ソース・ドレイン間において漏れる電流であるリーク電流も大きくなっている。このため、半導体素子での消費電力は次第に大きくなる傾向にある。その一方で、低騒音化のためにファンを用いた強制空冷方式を採用することが困難である場合や、小型化・薄型化・軽量化のために単位体積あたりの発熱量の増加や発熱部品の使用が制限される場合がある（非特許文献３）。
【０１３７】
電子機器の放熱設計にあたっては上記のような様々な制約があるが、本発明の放熱線状物は電子機器の小型化・薄型化・軽量化に寄与すると思われる。それは、グラファイトを使用しているため電子機器の軽量化が図られること、グラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下と薄いため、らせん状に巻いて線状物にしても電子機器の大きさや厚さに影響を及ぼしにくいと考えられるからである。
【０１３８】
発熱体と放熱線状物の接続方法は特に限定されず、例えば、発熱体を放熱線状物内に収めてもよいし、発熱体の周囲に放熱線状物を巻き付けてもよいし、放熱線状物の一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続してもよい。発熱体を放熱線状物内に収めたり、発熱体の周囲に放熱線状物を巻き付ければ、発熱体と放熱線状物との接触面積を大きくすることができる。このため、発熱体から放熱線状物へ熱伝導がされやすくなる。また、本発明の放熱線状物は熱伝導率が高いため、一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続するだけでも十分に放熱効果を得ることができる。
【０１３９】
本発明の放熱線状物の材料であるグラファイトは、電気伝導率も銅の約２０分の１程度と大きい。このため、本発明の放熱線状物を銅に代る配線材料として電子機器に採用することも好ましい。そうすると、この放熱線状物を導電材料と兼ねることができるため、電子機器を構成する部品を少なくすることができる。
【０１４０】
４．（５）医療機器（第八態様）
医療機器とは、一般に診断、検査、手術、処置などの医療行為に使用する機器を指すが、本発明は発熱体を有する医療機器に好ましく適用される。発熱体を有する医療機器は、機器の操作者や患者に直接接触する又は接触する可能性が高い機器と、機器の操作者や患者への接触の可能性が低い機器とに大別される。前者に該当する医療機器としては、例えば、内視鏡、レーザーメス、電気メス、ペースメーカ、ＡＥＤやＩＣＤなどの除細動器、補聴器、人工内耳、脳深部刺激装置、低周波治療器、高周波治療器、脊髄刺激電極、人工網膜、筋電義手、体内チップ、マイクロマシン、ナノマシンなどがある。一方、後者に該当する医療機器としては、放射線撮影装置、放射線照射装置、医療用モニタ、外科用ヘッドライトなどがある。
【０１４１】
電子機器と同様に、医療機器においてもＩＣ回路を構成する半導体素子を駆動させることによる発熱や、照明光による発熱があるため、これらを効率良く放熱することが必要になってくる。
【０１４２】
本発明に係る医療機器は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、医療機器の発熱体で発生する熱を放熱することができるため、医療機器の性能の低下、誤動作、破損、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【０１４３】
発熱体と放熱線状物の接続方法は特に限定されず、例えば、発熱体を放熱線状物内に収めてもよいし、発熱体の周囲に放熱線状物を巻き付けてもよいし、放熱線状物の一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続してもよい。発熱体を放熱線状物内に収めたり、発熱体の周囲に放熱線状物を巻き付ければ、発熱体と放熱線状物との接触面積を大きくすることができる。このため、発熱体から放熱線状物へ熱伝導がされやすくなる。また、本発明の放熱線状物は熱伝導率が高いため、一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続するだけでも十分に放熱効果を得ることができる。
【０１４４】
４．（６）内視鏡（第九態様）
上述したように、内視鏡は、体腔内に挿入されて体腔内の検査、診断、治療を行うものであり、主に撮像素子と照明部が発熱体となって発熱する。したがって、本発明に係る内視鏡は、発熱体と、該発熱体に接続された放熱線状物とを有する。これにより、内視鏡の発熱体で発生する熱を放熱することができるため、照明素子の損傷により照明光の輝度が低下して映像が不鮮明になる、発熱体の寿命が短くなって長時間の使用が困難になる、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【０１４５】
発熱体への放熱線状物の接続方法は特に限定されず、例えば、発熱体を放熱線状物内に収めてもよいし、発熱体に放熱線状物を巻き付けてもよいし、放熱線状物の一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続してもよい。発熱体を放熱線状物内に収めたり、発熱体に放熱線状物を巻き付ければ、発熱体と放熱線状物との接触面積を大きくすることができる。このため、発熱体から放熱線状物へ熱伝導がされやすくなる。また、本発明の放熱線状物は熱伝導率が高いため、一端を発熱体に接続して、他端を発熱体以外の部材に接続しても十分に放熱効果を得ることができる。
【０１４６】
４．（７）レーザーメス（第十態様）
レーザーメスとは、光エネルギーであるレーザー光を生体に照射して熱エネルギーに転換する光熱作用により、生体組織の接着、切開、止血などを行う医療機器である。
【０１４７】
図１３は、本発明の実施の形態に係るレーザーメスの斜視図である。レーザーメス５００は、光源発生部５１０、導光部５２０、把持部５３０、先端部５４０を有している。光源発生部５１０には、レーザー光を発光させるためにレーザー発振器が設けられることが好ましい。また、光源発生部５１０には、レーザー光の照射の入切操作を行うフットスイッチ５１１を設けることもできる。光源発生部５１０から導光部５２０の内部、把持部５３０の内部まで導光路が設けられており、光源発生部５１０で発生させたレーザー光を先端部５４０に導く。レーザー光を集光するために、把持部５３０内部の導光路（図示しない）と先端部５４０との間に集光レンズが設けられてもよい。把持部５３０は、レーザー光の照射位置をコントロールするために、メス操作者が手で握る部分である。先端部５４０には、レーザー光の受光部であるメス５４１が設けられる。導光路を伝搬するレーザー光はメス５４１に照射されることにより、メス５４１は加熱される。以上のことから、レーザーメス５００では、導光路、先端部５４０を主な発熱体とみなすことができる。
【０１４８】
本発明に係るレーザーメスは、発熱体と、該発熱体に接続された厚さが５０ｎｍ超９．６μｍ以下のグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物とを有する。これにより、レーザーメスの発熱体で発生する熱を放熱することができるため、レーザーメスの使用感が向上し、また、操作者や患者がやけどをすることを防止できる。
【０１４９】
導光路にグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が接続されることが好ましい。導光路と、グラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物との接続方法は特に限定されないが、放熱効果を高める観点から導光路１本毎にグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物を巻き付けてもよい。図１４は、本発明の実施の形態に係るレーザーメスの軸方向に沿った断面図（一部側面図）である。図１４に示すように、レーザーメス５００の先端部５４０にメス５４１が設けられている。また、導光路５２１である光ファイバー５２２に、放熱線状物１００が巻き付けられている。光ファイバー５２２は支持部材５２３により支持される。
【０１５０】
導光路の径が大きくなるのを防止するために、複数本の導光路を束ねたものにグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物を巻き付けてもよい。さらに、放熱効果を高めるために導光路１本毎にグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物を巻き付けた上で、複数本の導光路を束ねたものにもグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物を巻き付けてもよい。
【０１５１】
グラファイトシートが巻き付けられた導光路を複数本束ねたものに、放熱線状物を巻き付けることも好ましい。これにより小径でかつ放熱効果の高い導光路を得ることができる。本発明のグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物は可撓性を有しているため、放熱部材としてだけではなく、導光路の被覆部材を兼ねることができる。
【０１５２】
導光路の種類は使用するレーザー光の種類に応じて選択すればよいが、例えば、光ファイバー、反射鏡を内蔵した多関節の金属パイプ、フレキシブル伝送路などを用いることができる。
【０１５３】
レーザーメスの導光路に用いる光ファイバーの種類は特に限定されず、公知の光ファイバーを用いることができる。また、放熱効果を高めるために、周囲にグラファイトシートが巻き付けられた光ファイバーを用いることも可能である。あるいは上述したグラファイト被覆光ファイバーを用いることもできる。
【０１５４】
また、先端部に設けられるメスにグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が接続されることも好ましい。メスはレーザー光が照射されると高温状態になるが、メスにグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が接続されれば、短時間でメスの消熱を行うことができるため、患者への負担を軽減することが可能である。
【０１５５】
把持部の内部には導光路が設けられるが、導光路で発熱が生じて把持部の温度が上昇する可能性がある。このように把持部の温度が上昇すると、長時間の照射が困難になるなど、レーザーメスの効率的な使用が妨げられる。したがって、把持部の内側面にグラファイトシート若しくはその積層体、又は放熱線状物が設けられることも好ましい。
【０１５６】
レーザーメスの操作において、照射位置のコントロールは極めて重要であることから、把持部は手で把持しやすい大きさや形状であることが好ましい。
また、把持部にはレーザー光の照射を手元で入切することが可能なように、操作スイッチが設けられることが好ましい。
【０１５７】
レーザー光の種類は、用途に応じて選択することができるが、例えば、炭酸ガス、アルゴン、クリプトン、窒素、エキシマ（ＸｅＣｌ）、ルビー、Ｅｒ−ＹＡＧ、Ｎｄ−ＹＡＧ（ネオジム・イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、ＫＴＰ（ポタシウム・チタニール・フォスフェイト）：５３２、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどを用いることができる。
【０１５８】
本願は、２０１４年７月３１日に出願された日本国特許出願第２０１４−１５６１３１号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１４年７月３１日に出願された日本国特許出願第２０１４−１５６１３１号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
【実施例】
【０１５９】
以下実施例を示し、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明はこれら実施例によって限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。【０１６０】
以下、グラファイトシートの物性測定方法及び作製手順について説明する。【０１６１】
（物性測定方法）
＜膜厚＞
原料である有機高分子シート、グラファイトシートの厚さは、フィルム（シート）の測定場所によって±５％程度の誤差があった。そのため得られたシートの１０点平均の厚さを本発明における試料の厚さとした。【０１６２】
＜熱伝導率＞
グラファイトシートの熱拡散率は、周期加熱法による熱拡散率測定装置（アルバック理工株式会社「ＬａｓｅｒＰｉｔ」装置）を用いて、２０℃、真空下（１０-2Ｐａ程度）、１０Ｈｚの周波数を用いて測定した。これはレーザー加熱の点から一定距離だけ離れた点に熱電対を取り付け、その温度変化を測定する方法である。ここで熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、熱拡散率（ｍ2／ｓ）と密度（ｋｇ／ｍ3）と比熱（７９８ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））を掛け合わせることによって算出した。ただし、この装置ではグラファイトシートの厚さが１μｍ以上で、面積が２５ｍｍ2以上の場合は熱拡散率の測定が可能であった。しかし、グラファイトシートの厚さが１μｍ以下の場合や、グラファイトシートの面積が２５ｍｍ2以下の場合では測定誤差が大きくなりすぎて正確な測定は不可能であった。【０１６３】
そこで第二の測定方法として、周期加熱放射測温法（（株）ＢＥＴＨＥＬ製サーモアナライザーＴＡ３）を用いて測定を行った。これは周期加熱をレーザーで行い、温度測定を放射温度計で行う装置であり、測定時にグラファイトシートとは完全に非接触であるため、グラファイトシートの厚さ１μｍ以下、面積２５ｍｍ2以下の試料でも測定が可能である。両装置の測定値の信頼性を確認するために、幾つかの試料については両方の装置で測定を行い、その数値が一致する事を確認した。【０１６４】
ＢＥＴＨＥＬ社の装置では周期加熱の周波数を最高８００Ｈｚまでの範囲で変化させる事ができる。すなわち、この装置の特徴は通常熱電対で接触的に行われる温度の測定が放射温度計により行われ、測定周波数を可変できる点である。原理的に周波数を変えても一定の熱拡散率が測定されるはずなので、本装置を用いた計測では周波数を変えてその測定を行った。１μｍ以下の厚さの試料や、グラファイトシートの面積が２５ｍｍ2以下の試料の測定を行った場合は、１０Ｈｚや２０Ｈｚの測定においては測定値がばらつく事が多かったが、７０Ｈｚから８００Ｈｚの測定では、その測定値はほぼ一定になった。そこで、周波数に寄らず一定の値を示した数値（７０Ｈｚ〜８００Ｈｚでの値）を用いて熱拡散率とした。【０１６５】
＜密度＞
作製したグラファイトシートの密度は、ヘリウムガス置換式密度計［ＡｃｃｕＰｙｃ  ＩＩ  １３４０島津製作所（株）］によりグラファイトシートの体積を測定し、質量を別途測定し、密度（ｇ／ｃｍ3）＝質量（ｇ）／体積（ｃｍ3）の式から算出した。なお、この方法で測定可能なグラファイトシートは５００ｎｍ以上の厚さの試料であり、厚さ５００ｎｍ未満のグラファイトシートの密度測定はこの測定手法では誤差が大きすぎて不可能であった。そのため、５００ｎｍ未満の厚さのグラファイトシートの熱拡散率から熱伝導率を計算する場合には、その密度として２．１を仮定して計算した。【０１６６】
＜平均結晶粒径＞
本発明で言うグラファイトシートの平均結晶粒径は、電子後方散乱回折像法（ＥＢＳＤ）を利用した以下の方法により算出したものである。すなわち、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の鏡筒内にセットしたグラファイトシートに電子線を照射して測定した。このとき隣り合う測定点間の角度差が１６度以内の場合は連続する領域は一つの結晶粒として扱い、１６度以上の場合は粒界としてグラファイトの結晶方位解析を行った。このようにして得られた結晶方位マップと結晶サイズマップから平均結晶粒径を算出した。具体的な測定手法は以下の通りである。【０１６７】
グラファイトシートをＳＥＭの台座にカーボンテープで固定した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の鏡筒内に入れ、２０Ｐａ以下まで減圧し、ＳＥＭの水平軸とＥＢＳＤの検出器間が７０度の角度になるよう電子線を照射した。グラファイトシート上の３００×６００μｍの範囲を６００００点に分割して測定した。このとき、隣り合う測定点間の角度差が１６度以内の場合はその領域をひとつの結晶粒として扱い、１６度以上の場合は別の粒界としてグラファイトの結晶方位マップ解析を行った。得られた結晶方位マップ解析結果、結晶サイズマップから、ＥＢＳＤ装置（株式会社ＴＳＬソリューションズ製）に付属の解析ソフトウェアを用いて平均結晶粒径を算出した。なお平均結晶粒径は、結晶粒に含まれるピクセル数にピクセル面積（単位面積）をかけて算出される結晶粒径サイズをＡｒｅａ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ法で処理して求まる平均値を意味し、前記解析ソフトウェアで自動計算される。【０１６８】
（製造例１）
ピロメリット酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルをモル比で１／１の割合で合成したポリアミド酸の１８質量％のＤＭＦ溶液１００ｇに無水酢酸２０ｇとイソキノリン１０ｇからなる硬化剤を混合、攪拌し、遠心分離による脱泡の後、アルミ箔上に流延塗布し、さらにワイヤバーを用いて厚さ調整を行った。この様な方法で５０μｍから１μｍの範囲の厚さの異なるフィルムを調製した。１μｍ〜２０ｎｍの範囲の均一な厚さの高分子フィルムはこの様な方法では作製が困難であるため、スピンコーターを用いて、アミド酸溶液の濃度、回転数を変えることで厚さの異なる何種類かのフィルムを作製した。【０１６９】
攪拌から脱泡までは０℃に冷却しながら行った。このアルミ箔とポリアミド酸溶液の積層体を１２０℃で１５０秒間、３００℃、４００℃、５００℃で各３０秒間加熱した後、アルミ箔を除去しポリイミドフィルム（高分子試料Ａ）を作製した。また前記試料Ａと同様にしてピロメリット酸無水物とｐ−フェニレンジアミンを原料に用い、ポリイミドフィルム（高分子試料Ｂ）と、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンを原料に用いポリイミドフィルム（高分子試料Ｃ）とを作製した。この様な方法で５０μｍから２０ｎｍの範囲の厚さの異なる何種類かのフィルムを作製した。【０１７０】
（実施例１〜８）
製造例１で作製した厚さの異なる８種類のポリイミドフィルム（高分子試料Ａ、面積１０×１０ｃｍ2）を、電気炉を用いて窒素ガス中、１０℃／分の速度で１０００℃まで昇温し、１０００℃で１時間保って予備処理した。次に得られた炭素化シートを円筒状のグラファイトヒーターの内部にセットし、２０℃／分の昇温速度で３０００℃の処理温度（最高処理温度）まで昇温した。この温度で３０分間（処理時間）保持し、その後４０℃／分の速度で降温し、グラファイトシートを作製した。処理はアルゴン雰囲気で０．１０ＭＰａ（１．０ｋｇ／ｃｍ2）の加圧下で行った。得られたグラファイトシートの面積は厚さの違いによって収縮、膨張の比率が異なるために一定ではなかったが、いずれも６．５×６．５ｃｍ2〜９．５×９．５ｃｍ2の範囲にあった。実施例３で得られたグラファイトシートの断面ＴＥＭ写真を図１５に示す。この写真に示す様に、グラファイトシートの内部は極めて綺麗に配向した層構造であり、広範囲な観察を行ったがＨＯＰＧにおいて見られるような大きなドメイン構造の存在は確認されなかった。【０１７１】
得られたグラファイトシートの厚さ（μｍ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、密度（ｇ／ｃｍ3）、平均結晶粒径（μｍ）の値を表１に示す。この表に示した厚さのフィルムではいずれの試料でも３０００℃、３０分間の熱処理によって１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導率を示す事が分かった。【０１７２】
（実施例９〜１４）
実施例１、３、４で用いた高分子試料Ａを用い、最高処理温度をそれぞれ３１００℃、３２００℃とした以外は実施例１、３、４と同じ処理を行い、得られたグラファイトシートの厚み（μｍ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、密度（ｇ／ｃｍ3）、平均結晶粒径（μｍ）を測定した。得られた結果を表１に示す。熱伝導率の値はさらに高くなっており、平均結晶粒径も大きくなっていた。この事から、３１００℃および３２００℃での熱処理は高熱伝導性グラファイトシートを得るためには極めて有効である事が分かった。【０１７３】
（比較例１〜４）
実施例４で用いた高分子試料Ａを、電気炉を用いて窒素ガス中、１０℃／分の速度で１０００℃まで昇温し、１０００℃で１時間保って予備処理した。次に得られた炭素化シートを円筒状のグラファイトヒーターの内部にセットし、２０℃／分の昇温速度で、それぞれ２８００℃、２９００℃まで昇温した。この温度でそれぞれ３０分間、および１２０分間保持し、その後４０℃／分の速度で降温し、グラファイトシートを作製した。処理はアルゴン雰囲気で０．０５ＭＰａ（０．５ｋｇ／ｃｍ2）の加圧下で行った。得られた結果を表２に示す。２８００℃、および２９００℃の処理では処理時間を３０分、１２０分間としても、１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を実現できなかった。この事から本発明の高熱伝導率を実現するためには３０００℃以上の温度が必要であると結論した。【０１７４】
（比較例５〜１０）
厚さ２５μｍ、または５０μｍのポリイミドフィルム（高分子試料Ａ）を用い、最高処理温度３１００℃３０分、３２００℃３０分、３２００℃１２０分としたこと以外は、実施例１と同じ条件で炭素化・グラファイト化を行った。得られたグラファイトシートの厚さはそれぞれ３１００℃処理では１２μｍ（比較例５）、２８μｍ（比較例８）、３２００℃処理では１１μｍ（比較例７）、１２μｍ（比較例６）、２６μｍ（比較例１０）、２８μｍ（比較例９）であった。得られた結果を表２に示す。グラファイトシートの厚さが厚くなるに従い、本発明の１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率の実現は極めて困難になる事が分かる。これは高分子フィルムをグラファイト化する場合、その反応がフィルム表面から進行するために、厚いフィルムではフィルム全体を高品質グラファイトに転化する事が困難であるためと思われる。この事から本発明の高熱伝導率を実現するためにはグラファイトシートの厚さが９．６μｍ以下である事が好ましいと結論した。【０１７５】
（実施例１５〜２０）
高分子試料Ｂ、および高分子試料Ｃを用いた以外は実施例１〜８と同じ方法で厚さの異なる幾つかの試料のグラファイト化を行った。得られたグラファイトシートの厚み（μｍ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、密度（ｇ／ｃｍ3）、平均結晶粒径（μｍ）を測定し、得られた結果を表１に示す。この表に示した厚さのフィルムでは試料Ｂでも、試料Ｃでも３０００℃、３０分の熱処理によって１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導率を示す事が分かった。【０１７６】
（比較例１１〜１３）
ポリイミドフィルム（高分子試料Ａ）を用い、厚さの異なるグラファイトシートについて最高処理温度３０００℃３０分、３１００℃３０分としたこと以外は、実施例１と同じ条件で炭素化・グラファイト化を行った。得られたグラファイトシートの厚さはそれぞれ３０００℃処理では０．０４μｍ（比較例１１）、０．０２μｍ（比較例１２）、３１００℃処理では０．０２μｍ（比較例１３）であった。得られた結果を表２に示す。グラファイトシートの厚さが薄くなると、本発明の１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率の実現は極めて困難になる事が分かる。【０１７７】
（比較例１４〜１９）
厚さ８０ｎｍ、５０ｎｍのポリイミドフィルム（高分子試料Ａ）を用い、実施例１から１２と同じ条件で炭素化・グラファイト化を行った。得られたグラファイトシートの厚さはそれぞれ３０００℃処理では０．０５μｍ（比較例１４）、０．０３２μｍ（比較例１７）、３１００℃処理では０．０４５μｍ（比較例１５）、０．０３μｍ（比較例１８）、３２００℃処理では０．０４μｍ（比較例１６）、０．０２７μｍ（比較例１９）であった。得られた結果を表２に示す。グラファイトの厚さが薄くなり、５０ｎｍ以下になると、本発明の１９５０Ｗ／ｍ・Ｋを超える高熱伝導率の実現は極めて困難になった。この理由は明らかではないが本発明の高熱伝導率を実現するためにはグラファイトシートの厚さが５０ｎｍ超である事が好ましいと結論した。【０１７８】
（実施例２１〜２５、比較例２０〜２３）
実施例１０で得られたグラファイトシートを、面積３２４ｍｍ2とした試料（高分子試料Ａ，最高処理温度３２００℃）を切断してより小さな正方形又は長方形の試料を切り出し、それぞれの試料について熱伝導率を測定した。その結果を表１（実施例２１〜２５）と表２（比較例２０〜２３）に示す。
なお実施例２２〜２４と比較例２０、２３の試料は正方形であり、実施例２５と比較例２１、２２の試料は長方形である。表１の結果は試料面積が小さくなればなるほどその熱伝導率は小さくなり、面積が４ｍｍ2(正方形)になると熱伝導率は２０００Ｗ／ｍ・Ｋに、４ｍｍ2（長方形）になると熱伝導率は１９５０Ｗ／ｍ・Ｋに低下する事を示す。【０１７９】
さらに比較例２０〜２３に示す様に、試料面積を２．２５ｍｍ2(正方形)、３ｍｍ2（長方形）、２ｍｍ2（長方形）、１ｍｍ2(正方形)と変化させたが、いずれの場合にもその熱伝導率は１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ未満となり、１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率は実現できなかった。すなわちこの結果は、本発明の高熱伝導性グラファイトでは１９５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性を実現するためには、その面積を４ｍｍ2以上にする事が好ましい事を示す。【０１８０】
【表１】
0006599867.tif 000002
【０１８１】
【表２】
0006599867.tif 000003
【符号の説明】
【０１８２】
１０：内視鏡
２０：管部、２０ａ：管部の内側面、２０ｂ：管部の外側面、２１：先端部、２２：湾曲部、２３：可撓管部
３０：観察窓、３１：照明窓、３２：送気・送水口、３３：吸引口、３４：鉗子口
４０：発熱体、４１：撮像素子、４２：照明部、４３：グラファイト製熱伝導体、４４：送気・送水チャンネル、４５：吸引チャンネル、４６：鉗子チャンネル、４７：第２グラファイト製熱伝導体、４８：第３グラファイト製熱伝導体
５０：操作部、５１：操作スイッチ
６０：接続部、６１：ユニバーサルコード
７１：画像表示装置、７２：プロセッサ装置、７３：光源装置、７４：送気・送水装置
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ：放熱線状物、
１１０ａ、１１０ｂ：グラファイトシート
１１５ａ、１１５ｂ：グラファイト製放熱部材
２００：グラファイト被覆光ファイバー、２０５：光ファイバー、２１０：コア、２１５：クラッド
３００：グラファイト被覆光配線ケーブル、３１０：押え巻、３２０：テンションメンバ、３３０：外被
４００：ヒートパイプ、４１０：管体、４１１：入熱側、４１２：放熱側、４２０：ウィック、４３０：作動液（蒸気）の流れ、４３１：作動液（凝縮液）の流れ
５００：レーザーメス、５１０：光源発生部、５１１：フットスイッチ
５２０：導光部、５２１：導光路、５２２：光ファイバー、５２３：支持部材
５３０：把持部、５４０：先端部、５４１：メス
【図１】
0006599867.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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