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ゴニオメーターは、角度を測定するか、物体を正確な角度位置に回転させることができる器具です。ゴニオメトリーという用語は、ギリシャ語のγωνία ( gōnía )「角度」とμέτρον ( métron )「測定」という2 つの単語に由来します。 [ 1 ]分度器は、力学、工学、幾何学の分野でよく使用されるタイプです。
アストロラーベを基にしたゴニオメーターに関する最初の記述は、 1538年にジェンマ・フリシウスによってなされた。
分度器は、角度を測定するための測定器具で、通常は透明なプラスチック製です。分度器には、単純な半円や完全な円形のものもあります。ベベル分度器のようなより高度な分度器には、角度測定を補助するために使用できる、1つまたは2つの可動アームが付いています。
ほとんどの分度器は角度を度（°）で測定します。ラジアン目盛の分度器は角度をラジアンで測定します。ほとんどの分度器は180等分されています。一部の精密分度器は、さらに度を分角に分割します。センチターンで分割された分度器は、通常「パーセント分度器」と呼ばれます。
ベベル分度器は、角度の測定やマーキングに使用される、回転軸を備えた目盛りの付いた円形分度器です。より正確な測定値を得るために、バーニア目盛りが取り付けられている場合もあります。建築製図や機械製図において幅広く使用されていますが、現代の製図ソフトウェアやCADの普及に伴い、その使用頻度は減少傾向にあります。
ユニバーサルベベル分度器は工具職人にも使用されており、機械的な接触によって角度を測定するため、機械式分度器に分類されます。[ 2 ] [ 3 ]
ベベル分度器は、非常に高い精度で角度を設定およびテストするために使用されます。5分角（5′または1/12°）まで読み取ることができ、0 °から450 °までの角度を測定できます。
ベベル分度器は、ビーム、目盛りの付いたダイヤル、そしてつまみナットとクランプで回転プレート（バーニア目盛り付き）に接続されたブレードで構成されています。ビームとブレードの端が平行になると、回転プレート上の小さなマークが目盛りの付いたダイヤルのゼロラインと一致します。ビームとブレードの間の角度が90°以下の場合は、回転プレート上のマークが示すダイヤルの目盛りから直接読み取ることができます。90°を超える角度を測定する場合は、ダイヤルが反対側のゼロマークから90°まで目盛りが付けられているため、ダイヤルに示されている角度を180°から引きます。
主尺と副尺の両方の目盛りは、ゼロを基準として左右両方向に番号が振られているため、あらゆる角度を測定できます。主尺のゼロを移動させる方向に応じて、右方向または左方向のどちらからでも読み取ることができます。
セオドライトが発明される以前は、測量にはゴニオメーターが使用されていました。測地学への三角測量の応用は、ペトリ・アッピアーニの『コスモグラフィクス・リベル』第2版（1533年）に、フリシウスによる『場所記述の解説』と題された16ページの付録として記述されています。[ 4 ]
半円形の分度器、または分度器の三角形に、糸で編み物の小さな重りを分度器の原点（ほとんどの分度器には原点に細い穴が開いています）に取り付けたものは、安価なゴニオメーター、水準器（光学機器）、傾斜計、または象限計として、幅広い用途に使用できます。
地形図と併用するために設計されたさまざまなツールがあり、多くの場合、方位角、距離、座標（ MGRS 、UTM、USNGなど）を測定するための分度器、縮尺定規、グリッドスケールの組み合わせが用いられます。
ほとんどの軍用分度器やプロッターは、詳細な地形図の上に重ねて使用することを前提に設計されているため、視差や光学的な歪みを意図的に避けるために、薄くて柔軟な半透明のプラスチックで作られています。しかし、このため工具の耐久性は低下します。
半円形の 6 インチおよび 9 インチミル分度器は、1960 年代以降、英国 (RA の刻印)、オーストラリア (RAA の刻印)、ニュージーランド (RNZA の刻印) で製造され、王立砲兵隊、オーストラリア王立砲兵隊、およびRNZAに使用されました。分度器は、それ以降のベトナム戦争やその他の紛争で一般的に使用されました。Ordnance Survey製品番号が刻印された分度器には、 NATO ストック番号が追加で刻印されている場合がありました。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]基本的な使用方法については、軍事地図読み取り小冊子 (陸軍コード 71874、第 1.0 版: 2009 年 4 月の地図読み取りおよび陸上航法マニュアルからの抜粋) に記載されています。同一および改良された分度器は、さまざまな出版社によって市販されています。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
そのオリジナルの設計は、1935年にJH Steward Ltd.が製造した400度の半円分度器（1916年の特許11465）から派生したもので、[ 12 ]その後、王立砲兵隊によってミリラジアンを使用するように改良された。[ 7 ]
1981 年以来、GTA 05-02-012座標尺度と分度器ツール (当初はGTA 5-2-12、 に取って代わったGTA 5-2-10) は、標準化された 125x125mm の正方形サイズの軍用分度器です (公式規格は、印刷用のベクター テンプレートを含む PDF ファイルで、最新の改訂版は 2008 年 6 月にリリースされました)。このツールは、米国陸軍のニーズに合わせて陸軍省グラフィック トレーニング エイドによって設計および製造されました。ユーザー向けに、特別なガイドと指示が発行されました。「道を見つける方法」 (旧タイトル: 「道に迷わない方法」)、「地図の読み方と陸上ナビゲーション」、「[ 13 ]兵士の共通タスク マニュアル、戦士のスキル レベル 1」、「[ 14 ]」など。GTA 05-02-013TC 3-25.26FM 3-25.26STP 21-1-SMCT
GTA 05-02-012, JUN 2008のレイアウト
分度器GTA 05-02-012は、ほとんどの軍人やレンジャーの訓練生、新兵、救急隊員のバックパックチェックリストに含まれています。NATO加盟国とその同盟国の軍人も使用しています。公式に公開されたテンプレートに基づいて、このツールの同一または改良版がさまざまな出版社によって市販されています。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
戦闘任務のニーズに応えるため、計画担当者は地図上に特殊な記号を描き込むための専用プロッターを設計した。こうしたツールは、分度器、定規、縮尺プロッターを1枚のプレートに統合したものであった。
![ソビエト/ロシアの戦闘任務立案者 — 将校の支配者 (ロシア。Офицерская линейка [ru])](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/d/d7/Map_marking_stencil.svg/500px-Map_marking_stencil.svg.png)
GPSプロット分度器は、基準グリッドに従って10メートルの精度で位置を定義するために使用される特殊な分度器です。GPSの精度を測定するためにも使用できます。[ 19 ]
2017年、米陸軍の機関誌『インファントリー』に、 「GPS劣化環境下での勝利」というタイトルの訓練ノートが掲載され、厳しい航行条件下での軍事行動について記述されていた。著者はこの記事を次のように要約している。
21世紀の現代戦に対する最良の防御策は、20世紀の基本原則、すなわち図解入りの地図、コンパス、分度器に頼ることであることが判明した。
—ラリー・ケイ少佐、「GPS劣化環境下での勝利」、訓練ノート、歩兵、2017年4月～6月
ベッリーニ・トージ式方向探知機は、第一次世界大戦から第二次世界大戦にかけて広く使用された無線方向探知機の一種である。この装置は、交差させた2本のアンテナ、あるいは交差させた2本のアンテナを模擬した4本の独立したアンテナからの信号を用いて、2本のワイヤーループ間の狭い領域で無線信号を再現する。オペレーターはこの狭い領域内で方向探知を行うことで、目標の無線源までの角度を測定することができた。ベッリーニ・トージ式の利点は、アンテナが動かないため、必要なサイズに自由に設計できることである。
基本的な技術は、機器が劇的に変化したにもかかわらず、依然として使用されています。ゴニオメーターは軍事および民間の目的で広く使用されており、[ 20 ]例えば、フランスの軍艦デュピュイ・ド・ロームでの衛星および海軍通信の傍受には複数のゴニオメーターが使用されています。
結晶学において、ゴニオメーターは結晶面間の角度を測定するために用いられる。また、 X線回折において試料を回転させるためにも使用される。1912年に物理学者マックス・フォン・ラウエとその同僚が行った結晶の原子構造に関する画期的な研究にも、ゴニオメーターが用いられた。
ゴニオフォトメーターは、人間の目に見える光（多くの場合、光度）の空間分布を特定の角度位置で測定するもので、通常はすべての球面角度をカバーします。
ゴニオメーターは、初期およびその後の可動域の記録、労災による負傷時の診察、および障害評価者が永続的な障害を判定する際に使用されます。これは、治療の進捗状況を評価するため、また医療法的な目的で使用されます。また、ワデル徴候（症状の誇張を示す可能性のある所見）を評価するためのツールでもあります。
理学療法、作業療法、装具・義肢、運動トレーニングにおいて、ゴニオメーターは四肢や関節の可動域を測定します。これらの測定値は、リハビリテーションプログラムの進捗状況を正確に追跡するのに役立ちます。患者の可動域が減少すると、セラピストは介入を行う前に関節を評価し、このツールを継続的に使用して進捗状況を監視します。セラピストは、どの関節でも可動域の測定を行うことができます。通常、身体の解剖学、特に骨のランドマークに関する知識が必要です。たとえば、膝関節を測定する場合、セラピストは軸（回転点）を大腿骨外側上顆に置き、固定アームを大腿骨大転子に合わせます。最後に、セラピストはゴニオメーターの可動アームを腓骨外側果に合わせ、ツールの円形部分の度目盛りを使用して測定値を記録します。ゴニオメーターでは、読み取り精度が問題になる場合があります。検査者の経験が浅くなるにつれて、測定内信頼性（測定間の信頼性）および検査者間信頼性（臨床医間の信頼性）の問題が増加する可能性がある。いくつかの研究では、これらの誤差は5度から10度の範囲に及ぶ可能性があると示唆されている。
これらのゴニオメーターにはさまざまな形状があり、信頼性が向上すると主張する人もいます。[ 21 ] [ 22 ]ユニバーサル標準ゴニオメーターは、1度刻みのプラスチックまたは金属製のツールです。アームは通常12インチより長くないため、測定の正確なランドマークを正確に特定するのが難しい場合があります。伸縮アーム付きゴニオメーターは、従来のゴニオメーターと同様にプラスチック製の円形軸を持ち、アームがどちらの方向にも最大2フィートまで伸びるため、信頼性が高くなります。
21世紀に入ってからは、スマートフォンアプリ開発者が、ゴニオメーターの機能を提供するモバイルアプリを開発しました。これらのアプリ（Knee GoniometerやGoniometer Proなど）は、スマートフォンの加速度計を使用して関節角度を計算します。最近の研究では、これらのアプリとそのデバイスは、汎用ゴニオメーターと同等の精度を持つ、信頼性が高く有効なツールであることが支持されています。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
現代のリハビリテーション療法モーションキャプチャシステムは、少なくとも能動的な可動域を測定するゴニオメトリーを実行します。[ 26 ]場合によっては精度がゴニオメーターに劣ることもありますが、モーションキャプチャシステムによる角度測定は、静的な状況ではなく動的な状況での測定において優れています。さらに、従来のゴニオメーターを使用すると貴重な時間がかかります。臨床現場では、手動で測定を行うには貴重な時間がかかり、実用的ではない場合があります。
表面科学において、接触角計または表面張力計と呼ばれる装置は、静的接触角、前進接触角、後退接触角、そして場合によっては表面張力を測定します。最初の接触角計は、ワシントンDCにある米国海軍研究所のウィリアム・ジスマンによって設計され、米国ニュージャージー州のラメ・ハート社（現在のラメ・ハート・インストゥルメント社）によって製造されました。初期の手動式接触角計は、顕微鏡の接眼レンズを使用していました。今日の接触角計は、カメラとソフトウェアを使用して液滴の形状を捉えて分析するため、動的で高度な研究に適しています。
接触角測定器は、気体中のあらゆる液体の表面張力、または2つの液体間の界面張力を測定することもできます。2つの流体の密度の差が分かっている場合は、懸滴法によって表面張力または界面張力を計算できます。ゴニオメーター/テンシオメーターと呼ばれる高度な機器には、接触角に加えて、懸滴法、逆懸滴法、および静滴法を使用して表面張力と界面張力を測定するソフトウェアツールが含まれています。遠心接着天秤は、接触角と液滴の表面への接着力を関連付けます。ゴニオ反射計は、さまざまな角度で表面の反射率を測定します。
位置決めゴニオメータまたはゴニオメトリックステージは、空間内の固定軸を中心に物体を正確に回転させる装置です。リニアステージに似ていますが、ベースに対して直線的に移動するのではなく、ステージプラットフォームはプラットフォームの取り付け面上にある固定軸を中心に部分的に回転します。位置決めゴニオメータは通常、ステージプラットフォームの下面に固定された部分的なウォームホイールとベース内のウォームが噛み合うウォーム駆動方式を採用しています。ウォームギアは手動で回転させることも、自動位置決めシステムではモーターで回転させることもできます。
あらゆる種類の鋭利な刃物の刃角は、レーザー反射式ゴニオメーターを使用して測定されます。英国の刃物・関連産業研究協会（CATRA）が開発したこの装置を使えば、刃先の丸み（0.5°）を含め、刃先の形状を正確に測定できます。刃の刃角は、切断能力と刃の強度を制御する上で重要です。つまり、刃角が小さいほど薄く鋭利な刃になり、柔らかい材料の切断に最適です。一方、刃角が大きいほど厚く鋭利さは劣りますが強度が高く、硬い材料の切断に適しています。
グラビア印刷やその他の印刷・コーティング工程で使用されたドクターブレードは、通常、光源を内蔵したゴニオメーターを用いて、刃先の摩耗や角度の正確さを検査することができます。機械で設定された角度との差は、過剰な圧力がかかっていることを示している可能性があり、角度のばらつき（「丸み」）は、ブレードホルダーアセンブリの剛性不足または摩耗を示している可能性があります。