(57)【要約】【課題】使用者が足関節を回内外させた時に覚える違和感を抑制できる足関節機構を提供する。【解決手段】足関節機構２０は、使用者Ｕの下腿１６に沿って延びる下腿リンク２２と、使用者Ｕの足８を保持可能な足保持部材２１と、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、足関節１の底背屈軸１１まわりに回動可能に連結する底背屈機構をなすヒンジ機構２３、内外転軸１３まわりに回動可能に連結する内外転機構をなす第２ガイドレール機構３０、及び内外がえし軸１４まわりに回動可能に連結する内外がえし機構をなす第１ガイドレール機構４６とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の身体の動作を補助するために足関節に装着される足関節機構であって、
前記使用者の下腿に沿って延びる下腿リンクと、
前記使用者の足を保持可能な足保持部材と、
前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の底背屈軸まわりに回動可能に連結する底背屈機構と、
前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の内外転軸まわりに回動可能に連結する内外転機構と、
前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の内外がえし軸まわりに回動可能に連結する内外がえし機構とを備えることを特徴とする足関節機構。
【請求項２】
前記内外がえし機構は、前記内外がえし軸を中心とする円弧状の軌道を備えた第１ガイドレール機構をなすことを特徴とする請求項１に記載の足関節機構。
【請求項３】
前記第１ガイドレール機構が、前記足保持部材側に連結され、前記下腿の下部前側に配置された第１円弧レールと、前記下腿リンク側に連結され、前記第１円弧レールに沿って摺動する第１スライダとを有することを特徴とする請求項２に記載の足関節機構。
【請求項４】
前記第１円弧レールは、前記足保持部材に高さ調整可能に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の足関節機構。
【請求項５】
前記底背屈機構は、前記下腿リンク側に連結された上側部材と、前記足保持部材側に連結され、前記上側部材に、前記底背屈軸まわりに回動可能に枢支された下側部材とを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の足関節機構。
【請求項６】
前記下腿リンクが前記下腿の前側に配置され、
前記上側部材が、平面視でＵ字形をなして前記下腿の下部前側を外囲し、中央部にて前記下腿リンクに連結され、前記下側部材が、平面視でＵ字形をなして両後端にて前記上側部材の両後端にそれぞれ枢支されていることを特徴とする請求項５に記載の足関節機構。
【請求項７】
前記内外転機構は、前記内外転軸を中心とする円弧状の軌道を備えた第２ガイドレール機構をなすことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の足関節機構。
【請求項８】
前記第２ガイドレール機構が、前記足保持部材側に連結され、前記下腿の下部前側に配置された第２円弧レールと、前記下腿リンク側に連結され、前記第２円弧レールに沿って摺動する第２スライダとを有することを特徴とする請求項７に記載の足関節機構。
【請求項９】
前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足の前記内外転軸まわりの中立位置に応じて前記内外転軸まわりに角度調整可能に連結する内外転角度調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の足関節機構。
【請求項１０】
前記内外転角度調整機構は、前記内外転軸を中心とする円弧状の軌道を備えた第３ガイドレール機構をなすことを特徴とする請求項９に記載の足関節機構。
【請求項１１】
前記第３ガイドレール機構が、前記下腿リンク側に連結され、前記下腿の下部前側に配置された第３円弧レールと、前記足保持部材側に連結され、前記第３円弧レールに沿って摺動する第３スライダとを有することを特徴とする請求項１０に記載の足関節機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、使用者の身体の動作を補助するために足関節に装着される足関節機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行補助装置として、足を載せるための足載置部と、足載置部に連結し、足の側方に配置される足リンク部と、下腿に沿って配置される下腿リンク部とを備え、足リンク部と下腿リンク部とが平行に延在する凹凸部の嵌合により連結されると共に、ネジによって調整自在に締結されたものが公知である（特許文献１）。この歩行補助装置では、一方の凹凸部と他方の凹凸部とを上下に相対的にずらして嵌合させることによる位置の調整と、凹部と凸部の嵌合を相対的に平行に滑らせることによる位置の調整とによって、下腿リンク部に対する足載置部の上下方向及び前後方向の位置を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、人の足関節は、脛骨、腓骨及び距骨によって構成される距腿関節と、距骨及び踵骨によって構成される距骨下関節とからなる。距腿関節では、主に足関節（又は足部、以下同じ）の底屈・背屈運動（以下、底背屈という）が行われ、距骨下関節では、主に足関節の回内・回外運動（以下、回内外という）が行われる。
【０００５】
しかしながら、従来の歩行補助装置等の動作補助装置では、足関節の底背屈を可能にするように足載置部が足リンク部に連結されているだけであるため、足関節の回内外が行われても足載置部がこれに追従できない。そのため、使用者が違和感を覚えることになる。
【０００６】
また、距腿関節の運動軸（以下、底背屈軸という）は距骨上を通り、距骨下関節の運動軸（以下、回内外軸という）は距骨下を通っており、足関節の底背屈軸と回内外軸とは上下に互いに離間している。そして、足関節の底背屈では、身体のバランスをとるために大きな力が必要になるため、従来の動作補助装置では、底背屈と同時に回内外が行われた時に使用者が覚える違和感が大きい。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑み、使用者が足関節を回内外させた時に覚える違和感を抑制できる足関節機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、使用者（Ｕ）の身体の動作を補助するために足関節（１）に装着される足関節機構（２０）であって、前記使用者の下腿（１６）に沿って延びる下腿リンク（２２）と、前記使用者の足（８）を保持可能な足保持部材（２１）と、前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の底背屈軸（１１）まわりに回動可能に連結する底背屈機構（２３）と、前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の内外転軸（１３）まわりに回動可能に連結する内外転機構（３０）と、前記下腿リンクと前記足保持部材とを、前記足関節の内外がえし軸（１４）まわりに回動可能に連結する内外がえし機構（４６）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、底背屈軸（１１）は、距腿関節（５）の運動軸を意味し、内外転軸（１３）は、距骨下関節（７）の運動軸（回内外軸（１２））のうち、横断面上の運動成分の回転軸となる、距骨下関節を通る横断面と回内外軸との交点を通る鉛直軸線を意味し、内外がえし軸（１４）は、距骨下関節の運動軸のうち、横断面上の運動成分を除いた運動成分の回転軸となる、距骨下関節を通る横断面に回内外軸を投影して得られる横断面上の回転軸線を意味する。
【００１０】
この構成によれば、足保持部材が足関節の内外転軸まわり及び内外がえし軸まわりに回動可能に下腿リンクに連結されるため、足関節の回内外が行われた時に足保持部材がこれに追従できる。そのため、使用者が覚える違和感が抑制される。また、内外転機構と内外がえし機構とが設けられているため、回内外軸まわりの運動だけでなく、複数の関節（距腿関節及び距骨下関節、更にこれらに加えてショパール関節やリスフラン関節）の運動が組み合わさった複雑な運動にも足保持部材が追従できる。
【００１１】
また、上記構成において、前記内外がえし機構は、前記内外がえし軸（１４）を中心とする円弧状の軌道を備えた第１ガイドレール機構（４６）をなすとよい。
【００１２】
この構成によれば、第１ガイドレール機構を内外がえし軸のまわり（例えば足の上）に設けることができ、距骨下関節の前後、即ち足の前後に内外がえし機構を設ける必要がない。そのため、使用者の歩行等の動作が阻害されない。
【００１３】
また、上記構成において、前記第１ガイドレール機構（４６）が、前記足保持部材（２１）側に連結され、前記下腿（１６）の下部前側に配置された第１円弧レール（４３）と、前記下腿リンク（２２）側に連結され、前記第１円弧レールに沿って摺動する第１スライダ（４２）とを有するとよい。
【００１４】
この構成によれば、内外がえし軸まわりに揺動可能に第１円弧レールを設けることができる上、第１円弧レールによって高い支持剛性をもって足保持部材を支持できる。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１円弧レール（４３）は、前記足保持部材（２１）に高さ調整可能に連結されているとよい。
【００１６】
足裏から内外がえし軸までの高さは使用者によって異なるが、この構成によれば、足保持部材の足載置面から第１円弧レールの軌道中心までの距離を調整できるため、使用者の内外がえし軸に適合する位置に第１円弧レールを配置できる。
【００１７】
また、上記構成において、前記底背屈機構（２３）は、前記下腿リンク（２２）側に連結された上側部材（２４）と、前記足保持部材（２１）側に連結され、前記上側部材に、前記底背屈軸（１１）まわりに回動可能に枢支された下側部材（３２）とを有するとよい。
【００１８】
この構成によれば、上側部材及び下側部材を足関節及び脚部の運動の邪魔になり難い位置に配置できる上、簡単な構成で底背屈機構を具現化できる。
【００１９】
また、上記構成において、前記下腿リンク（２２）が前記下腿（１６）の前側に配置され、前記上側部材（２４）が、平面視でＵ字形をなして前記下腿の下部前側を外囲し、中央部にて前記下腿リンクに連結され、前記下側部材（３２）が、平面視でＵ字形をなして両後端にて前記上側部材の両後端に枢支されているとよい。
【００２０】
この構成によれば、下腿リンク、上側部材及び下側部材を、足関節及び脚部の運動の邪魔になり難い足上方に配置でき、且つ上側部材及び下側部材の剛性を高めることができる。
【００２１】
また、上記構成において、前記内外転機構は、前記内外転軸（１３）を中心とする円弧状の軌道を備えた第２ガイドレール機構（３０）をなすとよい。
【００２２】
この構成によれば、第２ガイドレール機構を内外転軸のまわり（例えば下腿の下部前側）に設けることができ、内外転軸上に内外転機構を設ける必要がない。即ち、使用者の歩行等の動作を阻害しない内外転機構を具現化できる。
【００２３】
また、上記構成において、前記第２ガイドレール機構が、前記足保持部材（２１）側に連結され、前記下腿（１６）の下部前側に配置された第２円弧レール（２５）と、前記下腿リンク（２２）側に連結され、前記第２円弧レールに沿って摺動する第２スライダ（２９）とを有するとよい。
【００２４】
この構成によれば、内外転軸まわりに揺動可能に第２円弧レールを設けることができる上、第２円弧レールによって高い支持剛性をもって足保持部材を支持できる。
【００２５】
また、上記構成において、前記下腿リンク（２２）と前記足保持部材（２１）とを、前記足の前記内外転軸（１３）まわりの中立位置に応じて前記内外転軸まわりに角度調整可能に連結する内外転角度調整機構（４０）を更に備えるとよい。
【００２６】
使用者の足の内外転軸まわりの中立位置、即ち直立位での足の長軸角度（内股・外股）は使用者によって異なるが、この構成によれば、足保持部材の内外転軸まわりの中立角度を使用者に応じて調整できる。そのため、足関節の内転及び外転の両方について、足の中立位置からの適切な許容内外転角度を設定できる。
【００２７】
また、上記構成において、前記内外転角度調整機構は、前記内外転軸（１３）を中心とする円弧状の軌道を備えた第３ガイドレール機構（４０）をなすとよい。
【００２８】
この構成によれば、第３ガイドレール機構を内外転軸のまわり（例えば下腿の下部前側）に設けることができ、内外転軸上に内外転角度調整機構を設ける必要がない。即ち、使用者の歩行等の動作を阻害しない内外転角度調整機構を具現化できる。
【００２９】
また、上記構成において、前記第３ガイドレール機構が、前記下腿リンク（２２）側に連結され、前記下腿（１６）の下部前側に配置された第３円弧レール（３３）と、前記足保持部材（２１）側に連結され、前記第３円弧レールに沿って摺動する第３スライダ（３７）とを有するとよい。
【００３０】
この構成によれば、内外転軸まわりに揺動可能に第３スライダを設けることができる。
【発明の効果】
【００３１】
このように本発明によれば、使用者が足関節を回内外させた時に覚える違和感を抑制できる足関節機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】人の足関節の説明図であり（Ａ）右足の背面図、（Ｂ）右足の上面図
【図２】人の足関節の説明図であり（Ａ）右足の内側面図、（Ｂ）右足の上面図
【図３】人の足の基本面の説明図
【図４】実施形態に係る足関節機構の斜視図
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿って示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３４】
まず、図１及び図２を参照して人の足関節１について説明する。図１（Ａ）は右足の背面図を示し、図１（Ｂ）は右足の上面図を示しており、図２（Ａ）は右足の内側面図を示し、図２（Ｂ）は右足の上面図を示している。足関節１は、脛骨２、腓骨３及び距骨４によって構成される距腿関節５と、距骨４及び踵骨６によって構成される距骨下関節７とからなる。距腿関節５では、主に足関節１の底背屈が行われ、距骨下関節７では、主に足関節１の回内外が行われる。
【００３５】
ここで、図３を参照して足８の基本面について予め定義する。両側の足８の長軸（第２中足骨９（図２（Ｂ））の長軸）を平行にした直立位での肢位を基本肢位として、静止立位時の足底面（水平面）を横断面とし、静止立位時に横断面に垂直で第２中足骨９の長軸を通る面を矢状面とし、横断面と矢状面とに対する垂直面を前頭面（冠状面）とする。横断面と前頭面との交線の方向を左右方向或いは内外方向とし、横断面と矢状面との交線の方向を前後方向とし、前頭面と矢状面との交線の方向を上下方向或いは鉛直方向とする。
【００３６】
距腿関節５での運動軸は、距骨４の上に延在しており、図１（Ａ）に示されるように、横断面に対して内側が上になる向きに約１０°傾斜し、図１（Ｂ）に示されるように、前頭面に対して内側が前になる向きに約６°傾斜しているが、概ね左右方向に延在している。従って、距腿関節５における底背屈は、主に矢状面における運動を引き起こす。一方、距骨下関節７での運動軸は、距骨４の下に延在しており、図２（Ａ）に示されるように、横断面に対して前側が上になる向きに約４２°傾斜し、図２（Ｂ）に示されるように、矢状面に対して前側が内になる向きに約１６°傾斜している。従って、距骨下関節７の運動軸まわりの運動は、前頭面における運動、横断面における運動及び矢状面における運動を引き起こし、特に基本肢位からの運動初期にはこの順に大きな運動を引き起こす。
【００３７】
足８の運動に関する用語については、基本肢位における横断面、矢状面及び前頭面における運動成分によって定義する文献等も存在するが、本明細書においては以下のように定義する。即ち、図１に示されるように、距腿関節５における運動軸を底背屈軸１１とし、底背屈軸１１まわりの運動を底背屈とする。底背屈のうち、足先を押し下げる方向の運動を底屈とし、足先を持ち上げる方向の運動を背屈とする。また、図２に示されるように、距骨下関節７における運動軸を回内外軸１２とし、回内外軸１２まわりの運動を回内外とする。回内外のうち、足裏を外側に向ける方向の運動を回内とし、足裏を内側に向ける方向の運動を回外とする。
【００３８】
また、距骨下関節７を通る横断面と回内外軸１２との交点を通る鉛直線（前頭面と矢状面との交線）を内外転軸１３とし、距骨下関節７を通る横断面に回内外軸１２を投影して得られる横断面上の水平線を内外がえし軸１４とする。即ち、内外がえし軸１４は、回内外軸１２のうち、横断面上の運動成分を除いた運動成分の回転軸である。そして、内外転軸１３を中心とする横断面における運動成分を内外転（内外旋）とし、そのうち、足裏を内側に向ける方向の運動成分を内転（内旋）とし、足裏を外側に向ける方向の運動成分を外転（外旋）とする。内外がえし軸１４を中心とする運動成分（主に前頭面における運動成分であり、矢状面における運動成分も含む）を内外がえしとし、そのうち、足裏を内側に向ける方向の運動成分を内転（内旋）とし、足裏を外側に向ける方向の運動成分を外転（外旋）とする。
【００３９】
従って、回内は、主に前頭面における運動成分である外がえしと、横断面における運動成分である外転とが合わさった運動であり、回外は、主に前頭面における運動成分である内がえしと、横断面における運動成分である内転とが合わさった運動である。そして、本明細書においては、回内外の矢状面における運動成分は微小であることから無視するものとする。一方、底背屈は、矢状面における運動成分に加え、前頭面における運動成分及び横断面における運動成分を含む底背屈軸１１まわりの全ての運動を指すものとする。
【００４０】
このように、足関節１は、底背屈だけでなく内外がえしや内外転も行う。そして、底背屈を行う距腿関節５の底背屈軸１１と、内外がえし及び内外転を行う距骨下関節７の回内外軸１２とは、基本肢位において上下方向にずれている。そこで、このような足８の運動に追従できるように足関節機構２０が構成されている。以下、足関節機構２０について詳細に説明する。
【００４１】
図４は、実施形態に係る足関節機構２０の斜視図である。足関節機構２０は、使用者Ｕの身体の動作を補助する動作補助装置１５のうちの足関節１に装着される部分である。動作補助装置１５は、例えば、使用者Ｕの脚部の歩行動作を補助するものであってもよく、使用者Ｕの脚部の屈伸動作を補助するものであってもよく、使用者Ｕの腕部による持ち上げ動作を補助するものであってもよい。動作補助装置１５は、装置自体の荷重の全てが使用者Ｕに伝わることがないように地面に接地する構造になっている。動作補助装置１５の地面に接地する部分は、足載置面の上に載せられた使用者Ｕの足８を保持する足保持部材２１であり、使用者Ｕの脚部の動作に追従して足８と共に移動する。以下では、使用者Ｕが基本肢位をとっているものとして、足関節機構２０の構成を説明する。
【００４２】
足関節機構２０は、使用者Ｕの下腿１６の前側にて下腿１６に沿って上下方向に延在する下腿リンク２２を有している。下腿リンク２２の下端部には、ヒンジ機構２３を構成する上側部材２４が連結されている。上側部材２４は、アルミニウム等の金属板を加工してなる成形品であり、下腿１６の下部前側を左右に延在し、その後方にて鉛直方向に延在する内外転軸１３を中心とする円弧形状を呈する第２円弧レール２５と、第２円弧レール２５の左右の両側から下腿１６の両側方を延在するように後方斜め下に向けて延出する左右の第２アーム２６とを有しており、平面視でＵ字形をなして下腿１６の下部前側を外囲している。
【００４３】
上側部材２４の中央に配置された第２円弧レール２５の上下方向の中間位置には、左右方向に延びる第２ガイド溝２７（スロット）が円弧状に形成されている。下腿リンク２２の下端部は、側断面視で下向き開放のチャンネル形状とされ、第２円弧レール２５に沿う円弧形状を呈して第２円弧レール２５を前後から挟んでおり、第２ガイド溝２７に挿通された２本のスライドピン２８を介して第２円弧レール２５に摺動可能に係合している。このように、下腿リンク２２の下端部は第２スライダ２９をなし、第２スライダ２９及び第２円弧レール２５によって第２ガイドレール機構３０が構成されている。第２円弧レール２５は、第２スライダ２９に対して摺動することによって足関節１の内外転軸１３まわりに回動する。即ち、第２ガイドレール機構３０は、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、足関節１の内外転軸１３まわりに回動可能に連結する内外転機構をなしている。
【００４４】
上側部材２４には、下側部材３２が連結されている。下側部材３２は、下腿１６の下部前側を左右に延在し、その後方にて鉛直方向に延在する内外転軸１３を中心とする円弧形状を呈する第３円弧レール３３と、第３円弧レール３３の左右の両側から下腿１６の両側方を延在するように後方斜め下に向けて延出する左右の第３アーム３４とを有しており、平面視でＵ字形をなして下腿１６の下部前側を外囲している。第３アーム３４の両後端は、第２アーム２６の底背屈軸１１上に設けられた左右の枢軸３５を介して上側部材２４の両後端に枢支されている。下側部材３２は、上側部材２４に対して回動することによって底背屈軸１１のまわりに回動する。即ち、上側部材２４及び枢軸３５を介して上側部材２４に連結された下側部材３２はヒンジ機構２３を構成し、ヒンジ機構２３は、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、足関節１の底背屈軸１１まわりに回動可能に連結する底背屈機構をなしている。
【００４５】
図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿って示す断面図である。図４及び図５に示されるように、下側部材３２の中央に配置された第３円弧レール３３の上下方向の中間位置には、左右方向に延びる第３ガイド溝３６（スロット）が円弧状に形成されている。この第３ガイド溝３６には、第３円弧レール３３に沿う円弧形状を呈する第３スライダ３７を備えたスライド部材３８が第３スライダ３７を介して摺動可能に係合している。第３スライダ３７には、ボルト３９Ａ及び球形ナット３９Ｂからなり、締結によってスライダを第３円弧レール３３に固定する固定部材３９が設けられている。ボルト３９Ａの軸部はスライドピンを兼ねており、固定部材３９が緩められた状態では、第３スライダ３７が軸部を介して第３円弧レール３３上を摺動する。このように、第３スライダ３７、固定部材３９及び第３円弧レール３３によって第３ガイドレール機構４０が構成されている。第３スライダ３７は、第３円弧レール３３上を摺動することによって内外転軸１３まわりに回動する。即ち、第３ガイドレール機構４０は、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、使用者Ｕの足８の内外転軸１３まわりの中立位置に応じて内外転軸１３まわりに角度調整可能に連結する内外転角度調整機構をなしている。
【００４６】
スライド部材３８は、第３スライダ３７と、第３スライダ３７から垂下した第１スライダ４２とを有している。スライド部材３８は、その下方にて概ね前後方向に延在する内外がえし軸１４を中心とする円弧形状を呈する第１円弧レール４３に、第１スライダ４２を介して摺動可能に係合している。具体的には、第１円弧レール４３は、上向きに開放されたチャンネル断面形状に形成されており、その両内側面には断面円弧形状の円弧ガイド溝４３ａが円弧状に延在するように形成されている。第１スライダ４２の両側面（前面及び後面）には、円弧ガイド溝４３ａに対応する形状を有する対応円弧ガイド溝４２ａが円弧ガイド溝４３ａに対向するように形成されている。対向する２対の円弧ガイド溝４３ａ及び対応円弧ガイド溝４２ａ間のそれぞれには、リテーナ４４に保持された複数のベアリングボール４５が配置されており、ベアリングボール４５を介して第１スライダ４２が第１円弧レール４３上を摺動する。このように、第１スライダ４２及び第１円弧レール４３によって第１ガイドレール機構４６が構成されている。第１円弧レール４３は、第１スライダ４２に対して摺動することによって足関節１の内外がえし軸１４まわりに回動する。即ち、第１ガイドレール機構４６は、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、足関節１の内外がえし軸１４まわりに回動可能に連結する内外がえし機構をなしている。
【００４７】
図４に示されるように、第１円弧レール４３は、下腿１６の下部前側且つ足８の上側に配置され、概ね左右方向に延在しており、左右の両端部にて足保持部材２１の両側部に連結されている。足保持部材２１は、足載置面を有する底板４７と、底板４７の前後方向の中間部に設けられ、底板４７の両側部から上方へ延出する左右の側板４８と、底板４７に着脱可能に設けられ、底板４７に載せられた使用者Ｕの足８を保持するゴム等の弾性部材からなるバンド４９とを備えており、使用者Ｕの足８を保持可能に構成されている。側板４８のそれぞれには、上下方向に延在する２列のスロット５０が形成されており、第１円弧レール４３は、スロット５０に挿通されたボルト・ナット等の締結部材５１によって高さ調整可能に足保持部材２１に連結されている。
【００４８】
このように構成された足関節機構２０は、使用者Ｕの足関節１の運動に合わせて次のように動作する。即ち、使用者Ｕが足関節１の底背屈を行うと、ヒンジ機構２３の下側部材３２が底背屈軸１１上の枢軸３５を中心にして底背屈軸１１まわりに回動する。また、使用者Ｕが足関節１の回内外を行うと、内外がえし機構の第１円弧レール４３が、スライド部材３８の第１スライダ４２に対して内外がえし軸１４まわりに回動すると共に、内外転機構の第２円弧レール２５（上側部材２４）が第２スライダ２９に対して内外転軸１３まわりに回動する。使用者Ｕが足関節１の底背屈及び回内外を同時に行うと、上記動作が同時に行われる。
【００４９】
以下、このように構成された足関節機構２０の作用効果を説明する。
【００５０】
足関節機構２０は、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、内外転軸１３まわりに回動可能に連結する第２ガイドレール機構３０による内外転機構と、内外がえし軸１４まわりに回動可能に連結する第１ガイドレール機構４６による内外がえし機構とを備えており、これにより、足関節１の回内外が行われた時に足保持部材２１がこれに追従することができる。そのため、使用者Ｕが覚える違和感が抑制される。また、回内外軸１２まわりの運動だけでなく、複数の関節（距腿関節５及び距骨下関節７、更にこれらに加えてショパール関節やリスフラン関節）の運動が組み合わさった複雑な運動にも足保持部材２１は追従することができる。
【００５１】
内外がえし機構は、内外がえし軸１４を中心とする円弧状の軌道を備えた第１ガイドレール機構４６をなしており、これにより、第１ガイドレール機構４６を内外がえし軸１４のまわりである足８の上に設けることが可能になる。即ち、距骨下関節７の前後である足８の前後に内外がえし機構を設ける必要がない。そのため、使用者Ｕの歩行等の動作が阻害されることがない。
【００５２】
第１ガイドレール機構４６は、足保持部材２１側に連結されて下腿１６の下部前側に配置された第１円弧レール４３と、下腿リンク２２側に連結されて第１円弧レール４３に沿って摺動する第１スライダ４２とを有しており、これにより、内外がえし軸１４まわりに揺動可能に第１円弧レール４３を設けることが可能になる。その上、足保持部材２１が第１円弧レール４３により高い支持剛性をもって支持される。
【００５３】
第１円弧レール４３は、足保持部材２１に高さ調整可能に連結されており、これにより、足保持部材２１の足載置面から第１円弧レール４３の軌道中心までの距離が調整可能になる。そのため、使用者Ｕの内外がえし軸１４に適合する位置に第１円弧レール４３を配置することができる。従って、足裏から内外がえし軸１４までの高さの異なる使用者Ｕに共通に足関節機構２０を使用することができる。
【００５４】
底背屈機構をなすヒンジ機構２３は、下腿リンク２２側に連結された上側部材２４と、足保持部材２１側に連結され、上側部材２４に、底背屈軸１１のまわりに回動可能に枢支された下側部材３２とを有しており、これにより、上側部材２４及び下側部材３２が足関節１及び脚部の運動の邪魔になり難い位置に配置される上、簡単な構成で底背屈機構が具現化されている。
【００５５】
本実施形態では、下腿リンク２２は下腿１６の前側に配置され、上側部材２４は、平面視でＵ字形をなして下腿１６の下部前側を外囲し、その中央部にて下腿リンク２２に連結されており、下側部材３２は、平面視でＵ字形をなして両後端にて上側部材２４の両後端に枢支されている。そのため、下腿リンク２２、上側部材２４及び下側部材３２が、足関節１及び脚部の運動の邪魔になり難い足８上方に配置可能であり、且つ上側部材２４及び下側部材３２の剛性が高められている。
【００５６】
内外転機構は、内外転軸１３を中心とする円弧状の軌道を備えた第２ガイドレール機構３０をなしており、これにより、第２ガイドレール機構３０を内外転軸１３のまわりである下腿１６の下部前側に設けることが可能になる。即ち、内外転軸１３上には内外転機構を設ける必要がなく、使用者Ｕの歩行等の動作を阻害しない内外転機構が具現化されている。
【００５７】
第２ガイドレール機構３０は、足保持部材２１側に連結されて下腿１６の下部前側に配置された第２円弧レール２５と、下腿リンク２２側に連結されて第２円弧レール２５に沿って摺動する第２スライダ２９とを有しており、これにより、内外転軸１３まわりに揺動可能に第２円弧レール２５を設けることが可能になる。その上、足保持部材２１が第２円弧レール２５により高い支持剛性をもって支持される。
【００５８】
本実施形態では、足関節機構２０が、下腿リンク２２と足保持部材２１とを、足８の内外転軸１３まわりの中立位置に応じて内外転軸１３まわりに角度調整可能に連結する第３ガイドレール機構４０による内外転角度調整機構を更に備えているため、足保持部材２１の内外転軸１３まわりの中立角度を使用者Ｕに応じて調整できる。そのため、足関節１の内転及び外転の両方について、足８の中立位置からの適切な許容内外転角度を設定でき、使用者Ｕの足８の内外転軸１３まわりの中立位置、即ち直立位での足８の長軸角度（内股・外股）が異なる使用者Ｕに共通に足関節機構２０を使用することができる。
【００５９】
内外転角度調整機構は、内外転軸１３を中心とする円弧状の軌道を備えた第３ガイドレール機構４０をなしており、これにより、第３ガイドレール機構４０が内外転軸１３のまわりである下腿１６の下部前側に設けることが可能になる。即ち、内外転軸１３上に内外転角度調整機構を設ける必要がなく、使用者Ｕの歩行等の動作を阻害しない内外転角度調整機構が具現化されている。
【００６０】
第３ガイドレール機構４０は、下腿リンク２２側に連結されて下腿１６の下部前側に配置された第３円弧レール３３と、足保持部材２１側に連結されて第３円弧レール３３に沿って摺動する第３スライダ３７とを有しており、これにより、内外転軸１３まわりに揺動可能に第３スライダ３７を設けることが可能になる。
【００６１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、下腿リンク２２と底背屈機構をなすヒンジ機構２３との間に内外転機構をなす第２ガイドレール機構３０が設けられ、ヒンジ機構２３と内外がえし機構をなす第１ガイドレール機構４６との間に内外転角度調整機構をなす第３ガイドレール機構４０が設けられているが、スライドピン２８が第２ガイドレール機構３０に設けられることで第２ガイドレール機構３０が内外転機構をなし、固定部材３９が第３ガイドレール機構４０に設けられることで第３ガイドレール機構４０が内外転角度調整機構をなしてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１      足関節
５      距腿関節
７      距骨下関節
８      足
１１    底背屈軸
１２    回内外軸
１３    内外転軸
１４    内外がえし軸
１６    下腿
２０    足関節機構
２１    足保持部材
２２    下腿リンク
２３    ヒンジ機構（底背屈機構）
２４    上側部材
２５    第２円弧レール
２９    第２スライダ
３０    第２ガイドレール機構（内外転機構）
３２    下側部材
３３    第３円弧レール
３７    第３スライダ
４０    第３ガイドレール機構（内外転角度調整機構）
４２    第１スライダ
４３    第１円弧レール
４６    第１ガイドレール機構（内外がえし機構）
Ｕ      使用者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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