(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象物の回転角度を大掛かりな設備を用いることなく計測することができる回転角度計測装置を提供すること。【解決手段】測定対象物の回転角度の測定に用いられる回転角度計測装置であって、測定対象物の回転に追従して一方向に伸縮可能であり、回転角度に応じて電気パラメータが変化するセンシング部材２と、電気パラメータを測定する計測部３と、計測部３での計測結果に基づいて回転角度を算出する演算部４と、を備え、センシング部材２は、伸縮時にその変形量に応じて電気パラメータが変化する検出部とセンシング部材２を測定対象物に取り付ける固定部材とを有し、固定部材は、検出部の伸縮方向において検出部を挟むように２箇所に設けられている回転角度計測装置。【選択図】図１
2017198621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の回転角度の測定に用いられる回転角度計測装置であって、
測定対象物の回転に追従して一方向に伸縮可能であり、前記回転角度に応じて電気パラメータが変化するセンシング部材と、
前記電気パラメータを測定する計測部と、
前記計測部での計測結果に基づいて前記回転角度を算出する演算部と、
を備え、
前記センシング部材は、伸縮時にその変形量に応じて電気パラメータが変化する検出部と当該センシング部材を前記測定対象物に取り付ける固定部材とを有し、
前記固定部材は、前記検出部の伸縮方向において前記検出部を挟むように２箇所に設けられていることを特徴とする回転角度計測装置。
【請求項２】
前記測定対象物は、連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が前記連結部を回転中心として回転可能に構成されており、
前記２本のリンク相当部の間を架け渡すように、前記固定部材によって前記センシング部材が取り付けられ、
前記測定対象物の回転角度として、前記一方のリンク相当部の他方のリンク相当部に対する回転角度を測定する請求項１に記載に回転角度計測装置。
【請求項３】
前記固定部材の少なくとも１つは、前記センシング部材を前記リンク相当部に対して回転可能に取り付け、
回転可能に取り付けられた前記センシング部材は、前記リンク相当部の回転方向に沿って回転可能である請求項２に記載の回転角度計測装置。
【請求項４】
前記センシング部材は、
エラストマー製の誘電層と、前記誘電層の上面に形成された第１電極層と、前記誘電層の下面に形成された第２電極層とを有し、前記第１電極層及び前記第２電極層の対向する部分を検出部とするセンサ本体を含み、
前記検出部は、伸縮に応じて静電容量が変化する請求項１〜３のいずれかに記載の回転角度計測装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転角度計測装置のセンシング部材として用いられる静電容量型センサシートであって、
エラストマー製の誘電層と、前記誘電層の上面に形成された第１電極層と、前記誘電層の下面に形成された第２電極層とを含み、前記第１電極層及び前記第２電極層の対向する部分を検出部とし、一方向に伸縮可能で、かつ伸縮に応じて前記検出部の静電容量が変化するセンサ本体と、
前記伸縮方向において、前記検出部を挟むように２箇所に設けられた当該静電容量型センサシートを測定対象物に取り付ける固定部材と、
を備え、
前記固定部材の少なくとも１つは、前記静電容量型センサシートを前記測定対象物に対して回転可能に取り付けるように構成されていることを特徴とする静電容量型センサシート。
【請求項６】
連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が前記連結部を回転中心として回転可能に構成された測定対象物における、前記一方のリンク相当部の他方のリンク相当部に対する回転角度を測定する回転角度計測装置であって、
測定対象物の回転に追従して一方向に伸縮可能であり、前記回転角度に応じて電気パラメータが変化するセンシング部材と、
連結部で連結された第１保持リンク及び第２保持リンクを有し、一方の保持リンクが他方の保持リンクに対して前記連結部を回転中心として回転可能に構成された保持部と、
前記電気パラメータを測定する計測部と、
前記計測部での計測結果に基づいて前記回転角度を算出する演算部と、
を備え、
前記センシング部材は、伸縮時にその変形量に応じて電気パラメータが変化する検出部と、前記検出部の伸縮方向において前記検出部を挟むように２箇所に設けられて当該センシング部材を前記保持部に取り付ける固定部材とを有し、前記固定部材によって前記第１保持リンクと前記第２保持リンクとの間を架け渡すように取り付けられていることを特徴とする回転角度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度計測装置、及び、静電容量型センサシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
リハビリテーション（以下、単にリハビリともいう）の分野においては、不全麻痺や片麻痺などの運動麻痺の患者の関節の角度や可動範囲の計測等が日常的に行われている。
運動時やリハビリ時の関節の動き、例えば、関節角度を計測するための手段としては、例えば、角度計やゴニオメータが知られている。
また、関節の角度や可動範囲の測定を含む身体の動きを計測する方法として、モーションキャプチャが知られている（例えば、特許文献１参照）。
モーションキャプチャは、運動解析に汎用されている手段であり、身体の運動解析を行う有効な手段である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０９６９３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モーションキャプチャによる計測では、大掛かりな設備（例えば、専用スタジオ等）が必要であり、計測可能な場所や空間に制限がある。また、設備が高額である、測定前に煩雑な準備が必要である等の点で誰もが容易に測定を行なえるわけではない。また、モーションキャプチャによる計測は、カメラから影になる部分の計測は行うことができない。
本発明者らは、生体の関節角度を含む測定対象物の回転角度を容易に測定することができる手法を提供すべく鋭意検討を行い、新たな技術思想に基づき本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）第１の本発明の回転角度計測装置は、
測定対象物の回転角度の測定に用いられる回転角度計測装置であって、
測定対象物の回転に追従して一方向に伸縮可能であり、上記回転角度に応じて電気パラメータが変化するセンシング部材と、
上記電気パラメータを測定する計測部と、
上記計測部での計測結果に基づいて上記回転角度を算出する演算部と、
を備え、
上記センシング部材は、伸縮時にその変形量に応じて電気パラメータが変化する検出部と当該センシング部材を上記測定対象物に取り付ける固定部材とを有し、
上記固定部材は、上記検出部の伸縮方向において上記検出部を挟むように２箇所に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
上記回転角度計測装置によれば、上記センシング部材に設けられた固定部材によって、上記センシング部材を測定対象物に取り付けるだけで、大掛かりな設備を用いることなく、測定対象物の回転角度を計測することができる。
【０００７】
（２）上記（１）の回転角度計測装置において、
上記測定対象物は、連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が上記連結部を回転中心として回転可能に構成されており、
上記２本のリンク相当部の間を架け渡すように、上記固定部材によって上記センシング部材が取り付けられ、
上記測定対象物の回転角度として、上記一方のリンク相当部の他方のリンク相当部に対する回転角度を測定することが好ましい。
上記回転角度計測装置は、このような測定対象物の回転角度を計測するのに適している。
【０００８】
（３）上記（２）の回転角度計測装置において、
上記固定部材の少なくとも１つは、上記センシング部材を上記リンク相当部に対して回転可能に取り付け、
回転可能に取り付けられた上記センシング部材は、上記リンク相当部の回転方向に沿って回転可能であることが好ましい。
この場合、測定対象物の回転角度をより高精度で測定することができる。この理由については後述する。
【０００９】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの回転角度計測装置において、上記センシング部材は、
エラストマー製の誘電層と、上記誘電層の上面に形成された第１電極層と、上記誘電層の下面に形成された第２電極層とを有し、上記第１電極層及び上記第２電極層の対向する部分を検出部とするセンサ本体を含み、
上記検出部は、伸縮に応じて静電容量が変化することが好ましい。
この場合、静電容量を上記電気パラメータとして、容易にかつ高精度で測定対象の回転角度を測定することができる。
【００１０】
（５）第２の本発明の静電容量型センサシートは、上記（１）〜（４）のいずれかの回転角度計測装置のセンシング部材として用いられる静電容量型センサシートであって、
エラストマー製の誘電層と、上記誘電層の上面に形成された第１電極層と、上記誘電層の下面に形成された第２電極層とを含み、上記第１電極層及び上記第２電極層の対向する部分を検出部とし、一方向に伸縮可能で、かつ伸縮に応じて上記検出部の静電容量が変化するセンサ本体と、
上記伸縮方向において、上記検出部を挟むように２箇所に設けられた当該静電容量型センサシートを測定対象物に取り付ける固定部材と、
を備え、
上記固定部材の少なくとも１つは、上記静電容量型センサシートを上記測定対象物に対して回転可能に取り付けるように構成されていることを特徴とする。
このような静電容量型センサシートは、上記回転角度計測装置に用いられるセンシング部材として好適であり、上記静電容量型センサシートを用いた回転角度計測装置では、高精度で測定対象物の回転角度を計測することができる。
【００１１】
（６）第３の本発明の回転角度計測装置は、
連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が上記連結部を回転中心として回転可能に構成された測定対象物における、上記一方のリンク相当部の他方のリンク相当部に対する回転角度を測定する回転角度計測装置であって、
測定対象物の回転に追従して一方向に伸縮可能であり、上記回転角度に応じて電気パラメータが変化するセンシング部材と、
連結部で連結された第１保持リンク及び第２保持リンクを有し、一方の保持リンクが他方の保持リンクに対して上記連結部を回転中心として回転可能に構成された保持部と、
上記電気パラメータを測定する計測部と、
上記計測部での計測結果に基づいて上記回転角度を算出する演算部と、
を備え、
上記センシング部材は、伸縮時にその変形量に応じて電気パラメータが変化する検出部と、上記検出部の伸縮方向において上記検出部を挟むように２箇所に設けられて当該センシング部材を上記保持部に取り付ける固定部材とを有し、上記固定部材によって上記第１保持リンクと上記第２保持リンクとの間を架け渡すように取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記回転角度計測装置によれば、上記第１保持リンク及び上記第２保持リンクのそれぞれを２本のリンク相当部のそれぞれに沿って取り付けることにより、大掛かりな設備を用いることなく、測定対象物の回転角度を計測することができる。
また、上記回転角度計測装置では、測定対象物が変わってもキャリブレーションを行うことなく、測定対象物の回転角度を測定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定対象物の回転角度を大掛かりな設備を用いることなく計測することができる回転角度計測装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の回転角度計測装置を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の回転角度計測装置が備える静電容量型センサシートを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２に示した静電容量型センサシートが有するセンサ本体を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面である。
【図４】（ａ）、(ｂ)は、第１実施形態において足首の関節角度を測定する方法を説明するための模式図である。
【図５】（ａ）、(ｂ)は、第２実施形態における回転角度計測装置が備える保持部とセンシング部材とによる回転角度の測定方法を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）、(ｂ)は、センサシートを取り付けた保持部が回転した際の別の状態を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）は、第３実施形態に係るセンサ本体を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】誘電層の作製に使用する成形装置の一例を説明するための模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、センサ本体の作製工程を説明するための斜視図である。
【図１０】実施例１における回転角度計測装置の評価方法を説明するための模式図である。
【図１１】実施例１の計測結果を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、実施例２において、回転角度計測装置を被検者に装着した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した装着状態の実際の写真である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、実施例２における被検者の足首の動きを示す写真である。
【図１４】実施例２の計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の回転角度計測装置を示す概略図である。図２は、第１実施形態の回転角度計測装置が備える静電容量型センサシートを示す斜視図である。図３（ａ）は、図２に示した静電容量型センサシートが有するセンサ本体を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
本実施形態の回転角度計測装置１は、図１に示すように、誘電層を介して電極層が対向配置された検出部を有する静電容量型センサシート（以下、単にセンサシートともいう）２と、センサシート２と外部配線を介して電気的に接続された静電容量を測定する計測部３と、計測部３での計測結果に基づいて測定対象物の回転角度を算出する演算部４とを備えている。
計測部３は、静電容量Ｃを周波数信号Ｆに変換するためのシュミットトリガ発振回路３ａ、周波数信号Ｆを電圧信号Ｖに変換するＦ／Ｖ変換回路３ｂ、電源回路（図示せず）を備えており、センサシート２の検出部で検出された静電容量Ｃを周波数信号Ｆに変換した後、更に電圧信号Ｖに変換し、演算部４に送信する。なお、計測部３の構成はこのような構成に限定されるわけではない。
演算部４は、演算回路４ａに加えて、モニター４ｂ、記憶部４ｃを備えており、計測部３で測定された上記静電容量Ｃの計測値に基づいて、測定対象物の回転角度を算出するとともに、静電容量Ｃの計測値及び算出された回転角度を、モニター４ｂに表示させたり、記憶部に記録データとして記憶させたりする。演算部４としては、ＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＨＤＤ等の記憶部、モニター、各種入出力インターフェイス等を備えたコンピュータを用いることができる。
【００１７】
センサシート２は、図２に示すように、センサ本体１０と、センサ本体１０の周囲に設けられた被覆部材２１と、センサ本体１０と計測部３とを電気的に接続するための接続部材２２と、センサシート２を測定対象物に装着するための固定部材２３とを備えている。
【００１８】
センサ本体１０は、図３に示すように、エラストマー組成物からなるシート状の誘電層１１と、誘電層１１の表面（おもて面）に形成された表側電極層１２Ａと、誘電層１１の裏面に形成された裏側電極層１２Ｂと、表側電極層１２Ａに連結された表側配線１３Ａと、裏側電極層１２Ｂに連結された裏側配線１３Ｂと、表側配線１３Ａの表側電極層１２Ａと反対側の端部に取り付けられた表側接続部１４Ａと、裏側配線１３Ｂの裏側電極層１２Ｂと反対側の端部に取り付けられた裏側接続部１４Ｂと、誘電層１１の表側及び裏側のそれぞれに積層された表側保護層１５Ａ及び裏側保護層１５Ｂと、を備えている。
【００１９】
ここで、表側電極層１２Ａと裏側電極層１２Ｂとは、同一の平面視形状を有しており、誘電層１１を挟んで表側電極層１２Ａと裏側電極層１２Ｂとは全体が対向している。
センサシート２（センサ本体１０）では、表側電極層１２Ａと裏側電極層１２Ｂとの対向した部分が検出部となる。
センサ本体１０では、表側電極層１２Ａが第１電極層に相当し、裏側電極層１２Ｂが第２電極層に相当する。
なお、上記センサ本体が備える表側電極層と裏側電極層とは、必ずしも誘電層を挟んでその全体が対向している必要はなく、少なくともその一部が対向していればよい。
【００２０】
センサ本体１０は、誘電層１１がエラストマー組成物からなるため、面方向に変形（伸縮）可能である。センサ本体１０では、誘電層１１が面方向に変形した際に、その変形に追従して表側電極層１２Ａ及び裏側電極層１２Ｂ、並びに、表側保護層１５Ａ及び裏側保護層１５Ｂ（以下、両者を合わせて単に保護層ともいう）が変形する。
従って、センサシート２では、センサ本体１０の変形に伴い、上記検出部の静電容量が誘電層１１の変形量と相関をもって変化する。そのため、静電容量の変化を検出することで、センサ本体１０の変形量を検出することができる。
【００２１】
図２に戻って、センサ本体１０の両面には、伸縮性の布生地からなる被覆部材２１が設けられている。被覆部材２１は、長手方向の長さがセンサ本体１０の長手方向の長さより長い２枚の伸縮性布生地からなる。センサ本体１０は、この２枚の布生地同士の間に挟み込まれている。被覆部材２１を設けることによりセンサ本体１０を保護することができる。
【００２２】
センサシート２（被覆部材２１）の両端側には、固定部材２３としてスナップボタンの凸側及び凹側の一方が取り付けられている。ここで、固定部材２３は、センサ本体１０の検出部をセンサ本体１０の伸縮方向に挟むように２箇所に取り付けられている。
固定部材２３は、センサシート２を測定対象物に装着するための部材であり、上記測定対象物側に、スナップボタンの凸側及び凹側の他方を取り付けておくことによって、センサシート２を測定対象物に取り付けることができる。
【００２３】
回転角度計測装置１は、測定対象物の回転角度の測定に用いられる。
回転角度計測装置１は、連続的又は断続的に測定対象物の回転角度を測定することにより、測定対象物の回転動作（曲げ動作）を追跡することができる。
【００２４】
以下、本実施形態における回転角度の測定方法を説明する。
本実施形態では、例えば、連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が上記連結部を回転中心として回転可能に構成されたものを測定対象物とすることができる。このような測定対象物の回転角度として、上記一方のリンク相当部の他方のリンク相当部に対する回転角度を測定することができる。
【００２５】
上記測定対象物の回転角度の具体例としては、例えば、生体（ヒトや動物等）やロボットの関節角度、蝶番（ヒンジ）の回転角度、ケーブル類や柔軟板の曲り具合等が挙げられる。これらのなかでは、生体の関節角度が好ましい。センサシート２は、測定対象物の曲げ運動を阻害しにくく、この点で生体の関節角度の測定との相性が良好だからである。
【００２６】
回転角度計測装置１の測定対象が生体の関節角度である場合、対象となる関節としては、曲げ伸ばしができる関節であれば特に限定されない。このような関節としては、例えば、指、手首、肘、肩、首、腰、膝、足首等が挙げられる。
ここで、対象となる関節が手首の場合には、手及び前腕が上記リンク相当部に該当し、手首の関節が上記連結部に該当する。また、対象となる関節が肘である場合には、前腕及び上腕が上記リンク相当部に該当し、肘の関節が上記連結部に該当する。また、対象となる関節が足首である場合には、足及び下腿が上記リンク相当部に該当し、足首の関節が上記連結部に該当する。
【００２７】
図４（ａ）、(ｂ)は、本実施形態において足首の関節角度を測定する方法を説明するための模式図である。
回転角度計測装置１を用いて足首の関節角度を測定する場合、図４（ａ）、(ｂ)に示すように、例えば、サポーター１００にセンサシート２を取り付けて測定する。
このとき、センサシート２は、固定部材２３によってサポーター１００に取り付けられる。センサシート２は、サポーター１００以外にも衣服や包帯等に取り付けても良い。
センサシート２を取り付けたサポーター１００は、足首に装着する。
足首の運動では、足首の関節部分（くるぶし）Ｐが回転中心となって、下腿１０１と足１０２とがそれぞれ関節部分Ｐを中心に回転する。そのため、例えば、下腿１０１を動かした際の足１０２に対する下腿１０１の回転角度を測定することができる。
【００２８】
センサシート２を取り付けたサポーター１００を装着した状態で、背屈状態（図４（ａ）参照）から底屈状態（図４（ｂ）参照）に下腿１０１を動かすような足首の運動を行うと、この運動に合わせてセンサシート２のセンサ本体１０が伸長する。センサ本体１０が伸長すると、その伸長量に応じてセンサ本体１０の検出部における静電容量が変化する。そのため、上記検出部の静電容量の変化量に応じて下腿１０１の足１０２に対する回転角度を計測することができる。
【００２９】
図４（ａ）に示すようにセンサシート２が取り付けられた足首において、２つの固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離をａ１、足首の関節部分Ｐから下腿１０１側に取り付けられた固定部材２３Ａまでの距離をｂ、足首の関節部分Ｐから足１０２側に取り付けられた固定部材２３Ｂまでの距離をｃ、下腿１０１の足１０２に対する角度をθ１とすると、各パラメータは、余弦定理により下記式（１）を満足する。
ａ１２＝ｂ２＋ｃ２−２ｂｃｃｏｓθ１・・・（１）
そして、足首の運動により、下腿１０１が図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に足首の関節部分Ｐを回転中心として回転すると、２つの固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離がａ２となり、下腿１０１の足１０２に対する角度がθ２となる。このとき、今度は各パラメータが下記式（２）を満足するようになる。
ａ２２＝ｂ２＋ｃ２−２ｂｃｃｏｓθ２・・・（２）
ここで、ｂ及びｃは、予め計測することができる一定値である。そのため、下腿１０１の回転による固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離の変化量Δａをセンサシート２（センサ本体１０）の静電容量の変化量に基づいて算出することにより、足首の運動による下腿１０１の回転角度Δθを算出することができる。
このように、本実施形態の回転角度計測装置１では、センサ本体１０の検出部における静電容量の変化量に基づいて、足首の運動による下腿１０１の足１０２に対する回転角度を検出することができる。
【００３０】
また、本実施形態の回転角度計測装置１では、固定部材２３Ａ、２３Ｂとしてスナップボタンを用いている。そのため、センサシート２は、測定対象物に回転可能に取り付けられる。このとき、センサシート２は、測定対象物の回転方向に沿った方向に回転可能に取り付けられていることが好ましい。
この場合、より正確に回転角度を測定することができる。この理由は、後に詳述するが、センサシート２の歪な変形を回避することができるからである。
【００３１】
このような方法で測定対象物の回転角度を測定する場合、予め、キャリブレーションを行ってもよい。
また、上記距離ｂ及び上記距離ｃが既知である場合には、上記キャリブレーションを行わなくても、上述した通り、回転角度θと静電容量の変化量ΔＣとの関係を求めることもできる。
回転角度計測装置では、上記演算部４で上述したような計算を行うことにより、測定対象物の回転角度を算出することができる。
【００３２】
本実施形態の回転角度計測装置において、センサシート２をサポーター１００に取り付ける場合、上記距離ｂ及び上記距離ｃは任意の値に設定することができる。
このとき、上記距離ｂ及び上記距離ｃは特に限定されないが、例えば、一方の距離（例えば、距離ｂ）を他方の距離（例えば、距離ｃ）よりも充分に小さくすると、測定対象物の回転角度が大きくなっても、センサシート２の伸長率が大きくなりにくいため、大きな回転角度を測定するのに好適となる。
【００３３】
（第２実施形態）
本実施形態に係る回転角度計測装置は、センサシート（センシング部材）、保持部、計測部及び演算部を備える。ここで、センサシート、計測部及び演算部の構成は第１実施形態と同様である。
また、本実施形態において、上記センサシートは、上記保持部に所定の態様で取り付けられている。
図５は、（ａ）、(ｂ)は、第２実施形態における回転角度計測装置が備える保持部とセンシング部材とによる回転角度の測定方法を説明するための模式図である。
【００３４】
本実施形態では、図５（ａ）、(ｂ)に示すように、センサシート２を、第１保持リンク５２と第２保持リンク５３とが連結部５１で連結された保持部５０に取り付ける。ここで、センサシート２は、センサ本体１０の両端側に設けられた固定部材２３Ａ、２３Ｂによって、第１及び第２保持リンク５２、５３との間を架け渡すように固定する。
また、保持部５０において、第１保持リンク５２及び第２保持リンク５３は、連結部５１を回転中心として、一方又は両方が回転可能に構成されている。
【００３５】
このようにセンサシート２が取り付けられた状態で、保持部５０の第１保持リンク５２を第２保持リンク５３に対して連結部５１を回転中心として回転させる（図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に変形させる）と、第１保持リンク５２の回転に合わせてセンサシート２（センサ本体１０）が伸長し、センサ本体１０の伸長量に応じてセンサ本体１０の検出部の静電容量が変化する。そのため、上記検出部の静電容量の変化量に基づいて第１保持リンク５２の第２保持リンク５３に対する回転角度を測定することができる。
【００３６】
図５（ａ）に示すようにセンサシート２が取り付けられた保持部５０において、２つの固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離をｄ１、連結部５１と第１保持リンク５２に取り付けられた固定部材２３Ａとの距離をｅ、連結部５１と第２保持リンク５３に取り付けられた固定部材２３Ｂとの距離をｆ、第１保持リンク５２と第２保持リンク５３とのなす角をθ３とすると、各パラメータは、第１実施形態と同様、余弦定理により下記式（３）を満足する。
ｄ１２＝ｅ２＋ｆ２−２ｅｆｃｏｓθ３・・・（３）
そして、保持部５０の第１保持リンク５２が図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に回転し、２つの固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離がｄ２となり、第１保持リンク５２と第２保持リンク５３とのなす角がθ４となると、今度は各パラメータが下記式（４）を満足するようになる。
ｄ２２＝ｅ２＋ｆ２−２ｅｆｃｏｓθ４・・・（４）
この場合も、ｅ及びｆは一定値であるため、第１保持リンク５２の回転による固定部材２３Ａ、２３Ｂ間の距離の変化量Δｄをセンサシート２（センサ本体１０）の静電容量の変化量に基づいて算出することにより、第１保持リンク５２の第２保持リンク５３に対する回転角度Δθを算出することができる。
【００３７】
そして、センサシート２が取り付けられた保持部５０を備えた本実施形態の回転角度計測装置では、第１保持リンク５２及び第２保持リンク５３のそれぞれを測定対象物（図示せず）の２本のリンク相当部のそれぞれに沿うように取り付けることにより、測定対象物におけるリンク相当部の回転角度を計測することができる。
また、本実施形態の上記回転角度計測装置では、測定対象物が変わってもキャリブレーションを行うことなく、測定対象物の回転角度を測定することができる。
【００３８】
また、本実施形態の回転角度計測装置１では、固定部材２３Ａ、２３Ｂとしてスナップボタンを用いている。そのため、センサシート２を保持部に対して回転可能に取り付けることができる。
この場合、より正確に回転角度を測定することができる。この理由について、図面を参照しながら説明する。
【００３９】
図６（ａ）、(ｂ)は、センサシートを取り付けた保持部が回転した際の別の状態を説明するための模式図である。
図６（ａ）に示すように、センサシート２′を保持部５０に取り付ける場合において、センサシート２′を面ファスナー等の回転不能な固定部材２３′を介してリンク５２、５３に取り付けたとする。この場合、第１保持リンク５２が第２保持リンク５３に対して回転し、図５（ｂ）に示すように、第１保持リンク５２と第２保持リンク５３とのなす角が変化した際に、センサシート２′は第１保持リンク５２及び第２保持リンク５３に対して回転することができないため、２つの固定部材２３′間においてセンサシート２′は直線状を維持することができず、固定部材２３′近傍で屈曲した歪な形状になってしまう。
このように、保持部（保持リンク）の回転時にセンサシートが歪な形状になってしまうと、センサシート２の検出部における静電容量の変化量とセンサシート２に伸縮量との相関性が低下してしまうことがある。その結果、測定対象物の回転角度の測定精度が低下してしまうことがある。
そのため、本実施形態においては、センサシート２が固定部材２３Ａ、２３Ｂによって第１及び第２保持リンク５２，５３に回転可能に取り付けられるように構成されていることが好ましい。このとき、固定部材２３Ａ、２３Ｂは、回転可能に取り付けられたセンサシート２が、保持リンクの回転方向に沿って回転可能となるようにセンサシート２を取り付けることが好ましい。
なお、第１実施形態において、固定部材２３Ａ、２３Ｂがセンサシート２をサポーター１００に回転可能に固定できるように構成されていることが好ましい理由も同様である。
【００４０】
（第３実施形態）
本発明の実施形態で用いられるセンサ本体は、第１、２実施形態のセンサ本体１０に限定されない。
本実施形態に係るセンサ本体は、エラストマー製の第１誘電層と、上記誘電層の上面に形成された第１電極層と、上記誘電層の下面に形成された第２電極層とに加えて、更に、上記第１電極層上に積層されたエラストマー製の第２誘電層と、上記第２誘電層の上面に積層された第３電極層とを含み、上記第１電極層及び上記第２電極層の対向する部分を第１検出部、上記第１電極層及び上記第３電極層の対向する部分を第２検出部とし、上記第１検出部及び第２検出部は伸縮に応じて静電容量が変化する。
【００４１】
図７（ａ）は、本実施形態に係るセンサ本体を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
センサ本体４０は、エラストマー製でシート状の裏側誘電層（第１誘電層）４１Ｂと、裏側誘電層４１Ｂの表面（おもて面：図７中、上側）に形成された中央電極層（第１電極層）４２Ａと、裏側誘電層４１Ｂの裏面（図７中、下側）に形成された裏側電極層（第２電極層）４２Ｃと、中央電極層４２Ａの表側（図７中、上側）に積層された表側誘電層（第２誘電層）４１Ａと、表側誘電層４１Ａの表面に形成された表側電極層（第３電極層）４２Ｂとを備える。
更に、センサ本体４０は、中央電極層４２Ａに連結された中央配線４３Ａと、表側電極層４２Ｂに連結された表側配線４３Ｂと、裏側電極層４２Ｃに連結された裏側配線４３Ｃと、中央配線４３Ａの中央電極層４２Ａと反対側の端部に取り付けられた中央接続部４４Ａと、表側配線４３Ｂの表側電極層４２Ｂと反対側の端部に取り付けられた表側接続部４４Ｂと、裏側配線４３Ｃの裏側電極層４２Ｃと反対側の端部に取り付けられた裏側接続部４４Ｃとを備える。
また、センサ本体４０では、表側誘電層４１Ａの表側及び裏側誘電層４１Ｂの裏側のそれぞれに表側保護層（第１保護層）４５Ａ及び裏側保護層（第２保護層）４５Ｂが設けられている。
【００４２】
ここで、中央電極層４２Ａ、表側電極層４２Ｂ及び裏側電極層４２Ｃは、同一の平面視形状を有している。また、中央電極層４２Ａと表側電極層４２Ｂとは表側誘電層４１Ａを挟んで全体が対向しており、中央電極層４２Ａと裏側電極層４２Ｃとは裏側誘電層４１Ｂを挟んで全体が対向している。センサ本体４０では、中央電極層４２Ａと表側電極層４２Ｂとの対向した部分が表側検出部（第２検出部）となり、中央電極層４２Ａと裏側電極層４２Ｃとの対向した部分が裏側検出部（第１検出部）となる。
なお、センサ本体４０において、中央電極層と表側電極層、及び、中央電極層と裏側電極層のそれぞれは、必ずしも誘電層を挟んでその全体が対向している必要はなく、少なくともその一部が対向していればよい。
【００４３】
センサ本体４０では、上記表側検出部（第２検出部）の静電容量と上記裏側検出部（第１検出部）の静電容量とを加算した合計静電容量を検出部の静電容量とする。
そのため、センサ本体４０では、表側電極層４２Ｂ（表側接続部４４Ｂ）と裏側電極層４２Ｃ（裏側接続部４４Ｃ）とが電気的に接続された状態（短絡した状態）でリード線等を介して計測部３の端子に接続され、中央電極層４２Ａ（中央接続部４４Ａ）がリード線等を介して計測部３の別の端子に接続される。
【００４４】
センサ本体４０では、センサ本体１０と同様、センサ本体４０の変形に伴い、各検出部の静電容量が誘電層（表側誘電層４１Ａ及び裏側誘電層４１Ｂ）の変形量と相関をもって変化する。よって、センサ本体４０を用いた場合も、センサ本体１０を用いた場合と同様、測定対象物の回転角度を計測することができる。
【００４５】
また、センサ本体４０を備えたセンサシートは、ノイズによる静電容量の測定値の変動を抑えるのに適している。そのため、ノイズが存在する状況下や測定時にノイズが変動する状況下でもセンサシートの変形量（伸縮量）と検出部の静電容量とが高い相関性を維持することができる。
センサシートを使用する場合、電磁ノイズや電源ノイズが入りやすい場所や、センサ本体の電極層が導体と接触又は近接する環境でセンサシートを使用すると、使用状況によって検出部の静電容量の測定値がセンサ本体の変形とは関係なく変動することがある。例えば、センサ本体１０を使用した場合には、センサ本体１０の上面側からノイズが入りこむか（上面側がノイズ源に近接するか）、又は、下面側からノイズが入りこむか（下面側がノイズ源に近接するか）によって、静電容量の測定値が異なることがある。
【００４６】
これに対して、センサ本体４０を使用する場合には、第１検出部の静電容量と第２検出部の静電容量とを加算した合計静電容量を測定する。即ち、上記センサ本体では、検出部の構造（第１検出部及び第２検出部の構造）を２つのコンデンサが並列に配置された構造とみなして静電容量の測定を行う。そのため、センサ本体４０を備えたセンサシートでは、表側電極層（第３電極層）と裏側電極層（第２電極層）とを両者が電気的に接続された状態（短絡した状態）で計測部に接続する。これにより、センサ本体４０の上面側からノイズが入りこむ（上面側がノイズ源に近接する）場合も、下面側からノイズが入りこむ（下面側がノイズ源に近接する）場合も、静電容量の測定値は略同一の値となり、ノイズの影響を低減することができる。
なお、本発明の実施形態において、電極層に導体が近接するとは、金属部材等の導電性の部材が近接する場合は勿論のこと、生体表面が近接する場合や、水や汗、体液等の導電性を有する液体が電極層に付着する場合等を含む概念である。
【００４７】
（その他の実施形態）
第１及び第２実施形態の回転角度計測装置において、センサシートは、リンク相当部に対して回転可能になるように取り付けられており、このとき、センサシートが備える２つの固定部材がともに回転可能に取り付けられている。
一方、本発明の実施形態の回転角度計測装置では、２つの固定部材のうちの一方の固定部材のみがリンク相当部に対して回転可能に取り付けられていてもよい。この場合も測定精度の向上を図ることができる。
【００４８】
本発明の実施形態の回転角度計測装置において、一方の固定部材が回転可能に取り付けられ、他方の固定部材が回転不能に取り付けられている場合、上記回転角度計測装置は、下記のように構成されていることが好ましい。
例えば、測定対象物が、連結部で連結された２本のリンク相当部を有し、少なくとも一方のリンク相当部が上記連結部を回転中心として回転可能に構成されている場合、上記連結部（回転中心）と回転可能な固定部材との距離（以下、距離ｇとする）が、上記連結部と回転不能な固定部材との距離（以下、距離ｈとする）に比べて充分に小さいことが好ましい。
この理由は、以下の通りである。
【００４９】
例えば、上記距離ｇと上記距離ｈとを同一に設定し、固定部材が回転可能に取り付けられたリンク相当部の固定部材が回転不能に取り付けられたリンク相当部に対する角度を０〜１８０度まで変化させた場合、センサ本体の長手方向と固定部材が回転不能に取り付けられた側のリンク相当部とのなす角（以下、角度Ｉとする）は、０〜４５度まで変化する。
これに対して、上記距離ｇを上記距離ｈに対して充分に短くしておくと、上記角度Ｉの最大値を充分に小さくすることができる（例えば、５〜１０度程度）。そして、上記角度Ｉの最大値が小さくなると、固定部材が回転可能に取り付けられたリンク相当部を回転させた際に、伸長したセンサシートが歪むことがほとんどない。そのため、２つの固定部材うちの一方の固定部材が回転不能であっても充分に測定対象物の回転角度を測定することがきる。
また、この場合、回転不能な固定部材側に接続部材を取り付ければ、リンク相当部の回転によってセンサ本体と接続部材との間にかかる外力を抑制することができる。
【００５０】
本発明の実施形態に係る回転角度計測装置は、複数のセンシング部材を備えていても良い。
これにより、例えば、足首の関節角度を測定する場合には（例えば、図４参照）、足首の外側及び内側の両側にセンシング部材（センサシート）を取り付けて足首の関節角度を測定することができる。足首の両側にセンサシートを取り付けて足首の関節角度を測定した場合には、足関節の内がえしや外がえし、足関節の内転や外転などの影響を補正することができる。
【００５１】
第１〜第３の実施形態に係る回転角度計測装置では、センシング部材として、静電容量型センサシートを採用しているが、本発明の実施形態に係る回転角度計測装置では、センシング部材として、例えば、抵抗式のセンサ部材等を採用してもよい。
上記抵抗式のセンサ部材としては、例えば、少なくとも一方向に伸縮可能な弾性部材からなる検出部を備え、上記一方向に伸縮することにより、その伸縮量に応じて検出部の抵抗値が変化するセンサ部材等が挙げられる。
【００５２】
以下、上記回転角度計測装置の構成部材について説明する。ここでは、センシング部材が静電容量型センサシートである場合を例に説明する。
なお、以下の説明では、第１誘電層及び第２誘電層の説明に関して特に両者を区別する必要がない場合は、単に「誘電層」と表記することがある。また、表側電極層、裏側電極層及び中央電極層の説明に関して特に各電極層を区別する必要がない場合は、単に「電極層」と表記することがある。
【００５３】
＜センサシート＞
＜＜誘電層＞＞
上記センサシートを構成する上記センサ本体は、エラストマー製の誘電層を備える。これらの誘電層は、エラストマー組成物を用いて形成することができる。
また、上記センサ本体が第１誘電層と第２誘電層とを備える場合、両者は、同一のエラストマー組成物を用いて形成されていても良いし、異なるエラストー組成物を用いて形成されていても良い。両者は、同一のエラストマー組成物を用いて形成されていることが好ましい。変形時に同様の挙動を示すからである。
【００５４】
上記誘電層は、エラストマー組成物を用いて形成されたシート状物であり、その表裏面の面積が変化するように可逆的に変形することができる。本発明において、誘電層に表裏面とは、誘電層の表（おもて）面及び裏面を意味する。
【００５５】
上記エラストマー組成物としては、例えば、エラストマーと、必要に応じて他の任意成分とを含有するものが挙げられる。
上記エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。
これらのなかでは、永久歪み（または永久伸び）が小さい点で、ウレタンゴム、シリコーンゴムが好ましい。また、カーボンナノチューブとの密着性に優れる点では、ウレタンゴムが好ましい。
【００５６】
また、上記エラストマー組成物は、エラストマー以外に、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤、誘電性フィラー等を含有してもよい。
【００５７】
上記誘電層の平均厚さは、静電容量Ｃを大きくして検出感度の向上を図る観点から、１０〜１０００μｍが好ましい。より好ましくは、３０〜２００μｍである。
上記誘電層は、変形時に面積（誘電層の表面の面積及び裏面の面積）が無伸長状態から３０％以上増大するように変形可能であることが好ましい。この場合、大きな回転運動（例えば、リンク相当部同士のなす角が大きく変化する回転運動）を計測するのに適している。
面積が３０％以上増大するように変形可能であるとは、荷重を掛けて面積を３０％増大させても破断することがなく、かつ、荷重を解放すると元の状態に復元する（即ち、弾性変形範囲にある）ことを意味する。
上記誘電層の面積の変形可能な範囲は、５０％以上増大するように変形可能であることがより好ましく、１００％以上増大するように変形可能であることが更に好ましく、２００％以上増大するように変形可能であることが特に好ましい。
上記誘電層の面方向の変形可能な範囲は誘電層の設計（材質や形状等）により制御することができる。
【００５８】
＜＜電極層＞＞
上記センサ本体は、導電材料を含有する導電性組成物からなる上記電極層を備える。
ここで、各電極層のそれぞれは、同一組成の導電性組成物から構成されていてもよいし、異なる組成の導電性組成物から構成されていてもよい。
【００５９】
上記導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンファイバー、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、導電性高分子等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用してもよい。
上記導電材料としては、カーボンナノチューブが好ましい。誘電層の変形に追従して変形する電極層の形成に適しているからである。
【００６０】
上記カーボンナノチューブとしては公知のカーボンナノチューブを使用することができる。上記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）であってもよいし、また、２層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）又は３層以上の多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）であってもよい（本明細書では、両者を合わせて単に多層カーボンナノチューブと称する）。更には、層数の異なるカーボンナノチューブを２種以上併用してもよい。
また、各カーボンナノチューブの形状（平均長さや繊維径、アスペクト比）も特には限定されず、センサシートに要求される導電性や耐久性、更には電極層を形成するための処理や費用を総合的に判断して適宜選択すればよい。
【００６１】
上記導電性組成物は、導電材料以外に、例えば、導電材料のつなぎ材料として機能するバインダー成分や各種添加剤を含有してもよい。
上記添加剤としては、例えば、導電材料のための分散剤、バインダー成分のための架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、更には着色剤等が挙げられる。
【００６２】
＜＜保護層＞＞
上記センサ本体は、図３、７に示した例のように、保護層（表側保護層及び裏側保護層）が積層されていることが好ましい。上記保護層を設けることにより、電極層等を外部から電気的に絶縁することができる。また、上記保護層を設けることにより、センサ本体の強度や耐久性を高めることができる。
上記保護層の材質としては、例えば、上記誘電層の材質と同様のエラストマー組成物等が挙げられる。
【００６３】
＜＜被覆部材＞＞
上記センサシートは、図２に示した例のように、上記センサ本体の周囲に被覆部材が設けられていることが好ましい。
上記被覆部材としては、例えば、伸縮性を有する布生地が挙げられる。
上記布生地は、伸縮性を有するものであれば特に限定されず、織物であってもよいし、編物であってもよく、更には不織布であってもよい。
＜＜固定部材＞＞
【００６４】
上記センサシートは、固定部材によって、サポーターや保持リンク等に取り付けられる。
上記固定部材としては、例えば、スナップボタン、磁石、カシメ、ベアリンクやハトメと軸部材とを組み合わせたもの等がセンサシートをサポーターや保持リンク等に回転可能に取り付けるための固定部材として採用される。
また、センサシートを回転不能に取り付ける固定部材（固定方法）としては、例えば、面ファスナー、接着剤、縫い付け等を採用すれば良い。
【００６５】
＜＜その他＞＞
上記センサ本体は、図３、７に示した例のように、通常、各電極層と接続された各配線が形成されている。
各配線は、誘電層の変形を阻害せず、かつ、誘電層が変形しても導電性が維持されるものであればよく、例えば、上記電極層と同様の導電性組成物からなるものが挙げられる。
【００６６】
更に、上述した各配線それぞれの電極層と反対側の端部には、図３、７に示した例のように、通常、外部配線と接続するための接続部（中央接続部、表側接続部及び裏側接続部）が形成されている。これらの各接続部としては、例えば、銅箔等を用いて形成されたものが挙げられる。
【００６７】
次に、上記センサ本体を製造する方法について説明する。ここでは、図３に示したセンサ本体１０を例に、センサ本体を製造する方法について説明する。
上記センサ本体は、例えば、下記（１）〜（３）の工程を経ることにより作製することができる。
【００６８】
（１）まず、エラストマー組成物からなるシート状の誘電層１枚と、エラストマー組成物からなるシート状の保護層２枚とを作製する。なお、誘電層と保護層とは、同様の方法により作製することができる。
上記誘電層の作製では、まず、エラストマー（又はその原料）に、必要に応じて、鎖延長剤、架橋剤、加硫促進剤、触媒、誘電フィラー、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤を配合した原料組成物を調製する。
次に、この原料組成物を成形することにより誘電層を作製する。ここで、成形方法としては従来公知の手法を採用することができる。
【００６９】
具体的には、例えば、ウレタンゴムを含む誘電層を作製する場合には下記の方法等を採用することができる。
まず、ポリオール成分、イソシアネート成分、触媒等の原料成分を混合した原料組成物を調製する。その後、得られた原料組成物を、図８に示す成形装置３０に注入し、架橋硬化させることによりシートを得る。更に、必要に応じて後架橋を行い、その後、裁断することにより、誘電層を作製することができる。
【００７０】
図８は、誘電層の作製に使用する成形装置の一例を説明するための模式図である。図８に示した成形装置３０では、原料組成物３３を、離間して配置された一対のロール３２、３２から連続的に送り出されるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の保護フィルム３１の間隙に流し込み、その間隙に原料組成物３３を保持した状態で硬化反応（架橋反応）を進行させつつ、加熱装置３４内に導入し、原料組成物３３を一対の保護フィルム３１間で保持した状態で熱硬化させ、誘電層となるシート３５を成形する。
上記誘電層は、原料組成物を調製した後、各種コーティング装置、バーコート、ドクターブレードなどの汎用の成膜装置や成膜方法を用いて作製してもよい。
【００７１】
（２）次に、上記（１）の工程とは別に、電極層を形成するための塗布液を調製する。
ここでは、まず、カーボンナノチューブ等の導電材料を分散媒に添加する。このとき、必要に応じて、バインダー成分（又は、バインダー成分の原料）等の上述した他の成分や分散剤を更に添加してもよい。
次に、導電材料を含む各成分を湿式分散機で分散媒中に分散（又は溶解）させることより電極層の形成するための塗布液を調製する。
ここでは、例えば、超音波分散機、ジェットミル、ビーズミルなどの既存の分散機を用いて分散させればよい。
上記分散媒としては、例えば、トルエン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アルコール類、水等が挙げられる。これらの分散媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００７２】
（３）次に、誘電層及び保護層を重ね合わせつつ、適時、電極層等を形成してセンサ本体を作製する。図９（ａ）〜（ｄ）は、センサ本体１０の作製工程を説明するための斜視図である。
【００７３】
（ａ）まず、上記（１）の工程で作製した１枚の保護層（裏側保護層１５Ｂ）の片面（表面）の所定の位置に、上記（２）の工程で調製した塗布液をスプレーコート等により塗布し、乾燥させる（図９（ａ）参照）。これにより、裏側保護層１５Ｂ上に、裏側電極層１２Ｂと裏側配線１３Ｂとを形成する。
上記塗布液の塗布方法としては、スプレーコート以外に、例えば、スクリーン印刷法、インクジエット印刷法等を採用してもよい。
また、上記塗布液を塗布する際には、電極層を形成しない位置をマスキングしてから上記塗布液を塗布してもよい。
【００７４】
（ｂ）次に、裏側電極層１２Ｂの全体及び裏側配線１３Ｂの一部を被覆するように、上記（１）の工程で作製した誘電層１１を裏側保護層１５Ｂ上に積層する。その後、上記（ａ）と同様の手法を用いて、誘電層１１の上面の所定の位置に表側電極層１２Ａと表側配線１３Ａとを形成する（図９（ｂ）参照）。
【００７５】
（ｃ）次に、表側電極層１２Ａの全体及び表側配線１３Ａの一部を被覆するように、上記（１）の工程で作製したもう１枚の保護層（表側保護層１５Ａ）を積層する。
その後、表側配線１３Ａ及び裏側配線１３Ｂのそれぞれの端部に銅箔を取り付けて、表側接続部１４Ａ及び裏側接続部１４Ｂとする（図９（ｃ）参照）。
このような工程を経ることにより、図３に示したようなセンサ本体１０を作製することができる。
【００７６】
（ｄ）更に、本発明の実施形態で用いるセンサ本体１０では、表側接続部１４Ａや裏側接続部１４Ｂの裏側保護層１５Ｂ上にＰＥＴフィルム等の補強フィルム１７を粘着テープ１６を介して貼り付けてもよい。これにより各接続部を補強することができる（図９（ｄ）参照）。
また、図９（ｄ）に示すように、センサ本体１０では、表側接続部１４Ａ及び裏側接続部１４Ｂに外部配線となるリード線１９を半田で固定する。
【００７７】
図７に示したような、２層の誘電層と３層の電極層とを備えたセンサ本体４０を作製する場合は、予めもう１枚誘電層を作製しておき、上記（ｂ）の工程を行った後、表側保護層を形成する前に、再度、上記（ｂ）の工程を繰り返すことにより、第２誘電層の積層と上記第２誘電層の上面での電極層及び配線の形成とを行い、その後、上述した（ｃ）及び（ｄ）の工程を行えばよい。
【００７８】
ここでは、裏側保護層側から順に所定の部材（誘電層、電極層及び保護層）を積み上げる方法を説明したが、上記センサ本体を作製する方法は必ずしもこのような方法に限定されるわけではなく、例えば、先に電極層が形成された誘電層を作製した後、その両面に保護層を貼り合わせてもよい。
【００７９】
＜計測部＞
上記計測部は、上記センサ本体と電気的に接続されており、上記誘電層の変形に応じて変化する上記検出部の静電容量Ｃを測定する機能を有する。上記静電容量Ｃを測定する方法としては従来公知の方法を用いることができ、上記計測部は、そのために必要となる静電容量測定回路、演算回路、増幅回路、電源回路等を備えている。上記静電容量Ｃを測定する方法としては、例えば、ＬＣＲメータなどの計測器で計測する方法、自動平衡ブリッジ回路を利用したＣＶ変換回路を用いて計測する方法、反転増幅回路を利用したＣＶ変換回路を用いて計測する方法、半波倍電圧整流回路を利用したＣＶ変換回路を用いて計測する方法、シュミットトリガ発振回路を用いたＣＦ発振回路を用いて計測する方法、シュミットトリガ発振回路とＦ／Ｖ変換回路などにより静電容量を電圧や周波数に変換した後に、電圧測定器や周波数カウンター等の計測器で計測する方法、等が挙げられる。
【００８０】
＜演算部＞
上記回転角度計測装置は、センサ本体の検出部の静電容量に基づいて測定対象物の回転角度を算出する演算部を備えている。具体的な回転角度の算出手法は、既に説明した通りである。
上記演算部は、演算回路、増幅回路、電源回路、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部、モニター等を備えている。
上記演算部としては、例えば、パソコン、スマートフォン、タブレット等の端末機器を利用することができる。
また、図１に示した回転角度計測装置１において、計測部３と演算部４との接続は有線で行われているが、無線で接続されていてもよい。
【００８１】
本発明の回転角度計測装置では、上述した通り、生体の関節角度をはじめ、曲げ変形可能な種々の測定対象物の屈曲部における回転角度を測定することができる。
そのため、医療分野や介護／リハビリ分野、健康管理分野、アパレル分野、ロボット分野、アミューズメント分野、計測分野、機器制御分野、スポーツ分野、インタフェース・コミュニケーション分野等、種々の分野で用いることができる。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８３】
（実施例１）
＜センサ本体の作製＞
ここでは、図３に示したセンサ本体１０と同構成のセンサ本体を作製した。
（１）誘電層の作製
ポリオール（パンデックスＧＣＢ−４１、ＤＩＣ社製）１００質量部に対して、可塑剤（ジオクチルスルホネート）４０重量部と、イソシアネート（パンデックスＧＣＡ−１１、ＤＩＣ社製）１７．６２重量部とを添加し、アジターで９０秒間撹拌混合し、誘電層用の原料組成物を調製した。次に、原料組成物を図８に示した成形装置３０に注入し、保護フィルム３１でサンドイッチ状にして搬送しつつ、炉内温度７０℃、炉内時間３０分間の条件で架橋硬化させ、保護フィルム付きの所定厚みのロール巻シートを得た。その後、７０℃に調節した炉で１２時間後架橋させ、ポリエーテル系ウレタンエラストマーからなるシートを作製した。得られたウレタンシートを１４ｍｍ×８０ｍｍ×厚さ１００μｍに裁断し、更に、角部の一か所を７ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ１００μｍのサイズで切り落とし、誘電層を作製した。
【００８４】
また、作製した誘電層について、破断時伸び（％）及び比誘電率を測定したところ、破断時伸び（％）は５０５％、比誘電率は５．８であった。
ここで、上記破断時伸びは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して測定した。上記比誘電率は、２０ｍｍΦの電極で誘電層を挟み、ＬＣＲハイテスタ（日置電機社製、３５２２−５０）を用いて計測周波数１ｋＨｚで静電容量を測定した後、電極面積と測定試料の厚さから比誘電率を算出した。
【００８５】
（２）電極層材料の調製
大陽日酸社製の高配向カーボンナノチューブ３０ｍｇをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）３０ｇに添加し、ジェットミル（ナノジェットパル  ＪＮ１０−ＳＰ００３、常光社製）を用いて湿式分散処理を施し、１０倍に希釈して濃度０．０１重量％のカーボンナノチューブ分散液を得た。
【００８６】
（３）保護層の作製
上述した（１）誘電層の作製と同様の方法を用いて、ポリエーテル系ウレタンエラストマー製で、１４ｍｍ×８０ｍｍ×厚さ５０μｍの裏側保護層と、１４ｍｍ×６０ｍｍ×厚さ５０μｍの表側保護層とを作製した。
【００８７】
（４）センサ本体の作製
図９に示した手順でセンサ本体を作製した。
まず、上記（３）の工程で作製した裏側保護層１５Ｂの片面（表面）に、離型処理されたＰＥＴフィルムに所定の形状の開口部が形成されたマスク（図示せず）を貼り付けた。
上記マスクには、裏側電極層及び裏側配線に相当する開口部が設けられており、開口部のサイズは、裏側電極層に相当する部分が幅１０ｍｍ×長さ５０ｍｍ、裏側配線に相当する部分が幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍである。
【００８８】
次に、上記（２）の工程で調製したカーボンナノチューブ分散液７．２ｇを１０ｃｍの距離からエアブラシを用いて塗布した。続いて、１００℃で１０分間乾燥させ、裏側電極層１２Ｂ及び裏側配線１３Ｂを形成した。その後、マスクを剥離した（図９（ａ）参照）。
【００８９】
次に、裏側電極層１２Ｂの全体及び裏側配線１３Ｂの一部を被覆するように、上記（１）の工程で作製した誘電層１１を裏側保護層１５Ｂ上に貼り合わせることにより積層した。
更に、誘電層１１に表側に、表側電極層１２Ａ及び表側配線１３Ａを形成した（図９（ｂ）参照）。表側電極層１２Ａ及び表側配線１３Ａを形成は、裏側電極層１２Ｂ及び裏側配線１３Ｂの形成と同様の方法を用いた。
【００９０】
次に、表側電極層１２Ａ及び表側配線１３Ａを形成した誘電層１１の表側に、表側電極層１２Ａの全体及び表側配線１３Ａの一部を被覆するように、上記（３）の工程で作製した表側保護層１５Ａをラミネートにより積層した。
更に、表側配線１３Ａ及び裏側配線１３Ｂのそれぞれの端部に銅箔を取り付けて、表側接続部１４Ａ及び裏側接続部１４Ｂとした（図９（ｃ）参照）。その後、表側接続部１４Ａ及び裏側接続部１４Ｂに外部配線となるリード線１９を半田で固定した。
【００９１】
次に、表側接続部１４Ａ及び裏側接続部１４Ｂの裏側保護層１５Ｂ上に位置する部分に、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム１７をアクリル粘着テープ（３Ｍ社製、Ｙ−４９０５（厚さ０．５ｍｍ））１６を介して貼り付けて補強し（図９（ｄ）参照）、センサ本体１０を完成した。
【００９２】
＜センシング部材及び保持部の作製＞
まず、図２に示したセンサシート２とほぼ同構成のセンサシート６２を下記の方法で作製した。
まず、伸縮性ポリエステル布（ＫＫＦ５５５０、宇仁繊維株式会社）を９５ｍｍ×２０ｍｍに裁断した。次に、伸縮性ポリエステル布同士の間でセンサ本体１０を挟み込むように２枚の伸縮性ポリエステル布を伸縮性のある粘着剤を用いて貼り合わせ、被覆部材２１を形成した。
次に、被覆部材２１の長手方向両端部に、厚さ方向において検出部と重ならないように、両面テープ（超強力布用両面テープ、河口株式会社社製）を用いて織布（マンセル  パッチワーククロス、ユザワヤ商事株式会社より入手）を貼り付けた。この織布にスナップボタン（清原株式会社製、バネホック  １０ｍｍ  ＳＵＮ１８−１２）の凸側を取り付けた。なお、スナップボタン同士の距離（中心距離）は、７２ｍｍとした。
このとき、後述する第１保持リンク５２に取り付ける側のスナップボタン２３Ａは上記織布に設けた穴にかしめ固定することで回転可能に取り付けた。一方、後述する第２保持リンク５３に取り付ける側のスナップボタン２３Ｂは上記織布に設けた穴にかしめ固定した後、更に別の織布をスナップボタンの裏面側に両面テープで貼り付けて、スナップボタンを回転不能に取り付けた。
最後に、リード線のセンサ本体１０とは反対側の端部に接続端子を取り付けて、接続部材２２とし、センサシート６２を完成した。
【００９３】
また、センサシート６２とは別に、図５に示した保持部５０を下記の方法で作製した。
第１保持リンク５２及び第２保持リンク５３を、厚さ１ｍｍのＡＢＳ樹脂板を２０ｍｍ×１２０ｍｍに裁断して作製した。次に、各保持リンクの端部から１０ｍｍの中央位置に約３ｍｍの穴をあけ、カシメで固定し、連結部５１とした。
【００９４】
次に、第１保持リンク５２の回転中心（連結部５１）から２０ｍｍの中央位置に約５ｍｍの穴を開け，スナップボタン（凹側）を取り付けた。ここでは、第１保持リンク５２に対してスナップボタンが回転できるようにかしめ圧を調整した。
また、第２保持リンク５３の回転中心（連結部５１）から９０ｍｍの中央位置に約５ｍｍの穴を開け，スナップボタン（凹側）を固定した。ここでは、第２保持リンク５３に対してスナップボタンが回転しないようにかしめ圧を調整した。
これにより、保持部５０を完成した。
【００９５】
図１０は、本実施例における回転角度計測装置の評価方法を説明するための模式図である。
図１０に示したように、保持部５０にセンサシート６２を取り付け、更に、センサシート６２の接続部材２２をＬＣＲハイテスタ  ３５２２−５０（日置電機社製）３に接続した。
更に、第２保持リンク５３を分度器５の０度の位置に位置合わせをして両面テープで固定した。
【００９６】
この状態で、図１０（ａ）〜（ｃ）にその途中状態を示すように、第２保持リンク５３に対する第１保持リンク５２の角度θが、４５度〜１８０度まで変化するように第１保持リンク５２を回転させつつ、センサシート６２の検出部の静電容量を測定した。ここでは、θ＝４５度の静電容量、及び、θ＝５０〜１８０度における１０度間隔での静電容量を測定した。
その後、計測された静電容量に基づいてスナップボタン２３Ａ、２３Ｂ間の距離を算出し、更に、上述した余弦定理による式（３）に基づいてθを算出した。
【００９７】
センサシート６２における静電容量の計測結果から算出された第１保持リンク５２と第２保持リンク５３との角度θと、分度器５で測定された第１保持リンク５２と第２保持リンク５３との角度との関係を、図１１に示したようにグラフにプロットした。
その結果、図１１に示したように、静電容量の計測結果から算出された上記角度θは、分度器で実測された角度と高い相関性を有し、センサシート６２を保持部５０に取り付けることにより、第２保持リンク５３に対する第１保持リンク５２の回転角度を正確に計測することができることが明らかとなった。
【００９８】
（実施例２）
＜センサ本体の作製＞
実施例１と同様にしてセンサ本体を作製した。
【００９９】
＜センシング部材の作製＞
図２に示したセンサシート２とほぼ同構成のセンサシート７２を下記の方法で作製した。
伸縮性ポリエステル布（ＫＫＦ５５５０、宇仁繊維株式会社）を９５ｍｍ×２０ｍｍに裁断した。次に、伸縮性ポリエステル布同士の間でセンサ本体１０を挟み込むように２枚の伸縮性ポリエステル布を伸縮性のある粘着剤を用いて貼り合わせ、被覆部材２１を形成した。
次に、被覆部材２１の長手方向両端部に、厚さ方向において検出部と重ならないように、両面テープ（超強力布用両面テープ、河口株式会社社製）を用いて織布（マンセル  パッチワーククロス）を貼り付けた。
その後、ポリエステル布にあらかじめスナップボタンが取り付けられた製品（ファスナップ、モリト株式会社製）を、スナップボタンを中心に約２０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに裁断し、凸側を上記織布に両面テープ（超強力布用両面テープ）を用いて貼り付けた。このとき、上記スナップボタンが取り付けられたポリエステル布は、スナップボタン２３Ａ、２３Ｂ間の距離が８８ｍｍとなるように取り付けた。
最後に、リード線のセンサ本体１０とは反対側の端部に接続端子を取り付けて、接続部材とし、センサシート７２を完成した。
【０１００】
＜センシング部材のサポーターへの取付け＞
図４に示したような足首用のサポーター（日本シグマックス社製、ＺＡＭＳＴ  ＦＡ−１（Ｍサイズ））２００にセンサシート７２を取り付けた。ここで、センサシート７２は、サポーター２００を装着した際にくるぶしに相当する位置が回転中心になるように取り付けることとし、それに合わせてあらかじめサポーター２００には、凹側のスナップボタンが取り付けられたポリエステル布を縫い付けて固定しておいた。
【０１０１】
次に、センサシート７２を取付けたサポーター２００を被検者の足首に装着し、その状態で足首の曲げ伸ばしを行い、センサシート７２の評価を行った。
図１２（ａ）は、実施例２において、回転角度計測装置（サポーター）を被検者に装着した状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した装着状態の実際の写真である。図１３（ａ）〜（ｄ）は、実施例２における被検者の足首の動きを示す写真である。図１４は、実施例２の計測結果を示すグラフである。
【０１０２】
本評価では、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、サポーター２００を被検者の足首に装着した。更に、くるぶしの位置Ｐ１、上記Ｐ１から下腿に沿って延ばした仮想線Ｌ１上の膝側面の位置Ｐ２、及び、上記Ｐ１から足先に向かって延ばした仮想線Ｌ２上の足小指側面の位置Ｐ３のそれぞれに画像撮影用のマーカーを取り付けた。
サポーター２００において、センサシート７２のスナップボタン２３Ａは仮想線Ｌ１上に位置しており、スナップボタン２３Ｂは仮想線Ｌ２上に位置している。ここで、上記位置Ｐ１からスナップボタン２３Ａまでの距離は３８ｍｍであり、上記位置Ｐ１からスナップボタン２３Ｂまでの距離は９０ｍｍである。
【０１０３】
この状態で、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、背屈状態からつま先立ち状態までの足首の運動を行い、その時のセンサシート７２の検出部における静電容量を測定した。なお、静電容量の測定は、接続部材２２を介して接続したＬＣＲメータ（ＬＣＲハイテスタ３５２２−５０、図示せず）により行った。その後、計測された静電容量に基づき、検出部１０の伸長量（スナップボタン２３Ａ、２３Ｂ間の距離）を算出した。更に、検出部１０の伸長量に基づき上記足首の関節角度（下腿と足とのなす角度）を算出した。
この上記静電容量の測定と同時に、足首の運動をビデオカメラで撮影し、上記位置Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれに貼り付けたマーカーを基準に上記足首の関節角度（下腿と足とのなす角度）を算出した。
【０１０４】
センサシート７２における静電容量の計測結果から算出された関節角度と、ビデオ画像から算出された関節角度との関係を、図１４に示したようにグラフにプロットした。
その結果、図１４に示したように、静電容量の計測結果から算出された関節角度は、ビデオ画像から算出された関節角度と相関性を有し、上記センサシート７２をサポーター２００に取り付けることにより、足首の関節角度を計測することができることが明らかとなった。
【０１０５】
１  回転角度計測装置
２、６２、７２  センサシート
３  計測部
４  演算部
１０、４０  センサ本体
１１  誘電層
１２Ａ  表側電極層
１２Ｂ  裏側電極層
１３Ａ  表側配線
１３Ｂ  裏側配線
１４Ａ  表側接続部
１４Ｂ  裏側接続部
１５Ａ  表側保護層
１５Ｂ  裏側保護層
２１  被覆部材
２２  接続部材
２３  固定部材
４１Ａ  表側誘電層（第２誘電層）
４１Ｂ  裏側誘電層（第１誘電層）
４２Ａ  中央電極層（第１電極層）
４２Ｂ  表側電極層（第３電極層）
４２Ｃ  裏側電極層（第２電極層）
４３Ａ  中央配線
４３Ｂ  表側配線
４３Ｃ  裏側配線
４４Ａ  中央接続部
４４Ｂ  表側接続部
４４Ｃ  裏側接続部
４５Ａ  表側保護層（第１保護層）
４５Ｂ  裏側保護層（第２保護層）
５０  保持部
５１  連結部
５２  第１保持リンク
５３  第２保持リンク
１００、２００  サポーター
【図１】
2017198621.tif 000003
【図２】
2017198621.tif 000004
【図３】
2017198621.tif 000005
【図４】
2017198621.tif 000006
【図５】
2017198621.tif 000007
【図６】
2017198621.tif 000008
【図７】
2017198621.tif 000009
【図８】
2017198621.tif 000010
【図９】
2017198621.tif 000011
【図１０】
2017198621.tif 000012
【図１１】
2017198621.tif 000013
【図１２】
2017198621.tif 000014
【図１３】
2017198621.tif 000015
【図１４】
2017198621.tif 000016