エネルギーニュートラル：人間の足と足首のサブセクションが組み合わさって、ウォーキング中にほぼゼロの正味の機械的作業を生成します

人間の足と足首系には、弾性（アキレス腱、足底筋膜）または粘弾性（例：ヒールパッド）メカニズム、または活性筋肉収縮によって機械的な作業を生成できる構造が装備されています。しかし、スタンスの足の下に作用する力を分割するための客観的な方法がないため、大部分が足と足首のさまざまなサブセクション間で作業分布を定量化することは困難です。この研究では、セグメントごとの方法（Hallux、Forefoot、Hindfoot、Shank）で裸足で歩くときに機械的な作業生産を分解しました。これは、地上に取り付けられた力プラットフォームに接触した参加者の足の配置を制御することにより、各足セグメント内で作用する力を分離することによって達成されました。非剛性メカニクスを組み込んだ分析と組み合わせて、4つの分離されたセグメントのそれぞれと遠位の総作業生産を定量化しました。足と足首内のさまざまなサブセクションは、特に後足に遠い構造内で、異なる作業分布を示していることがわかりました。シャンク（すなわち、足首の関節とすべての足構造）に遠位の正および負の作業のすべてのソースを占める場合、これらの構造は、ゼロ（-0.012±0.054 j/kg）に近い正味の機械的作業を生成するエネルギー中立システムに似ていました。

The human foot and ankle system is equipped with structures that can produce mechanical work through elastic (e.g., Achilles tendon, plantar fascia) or viscoelastic (e.g., heel pad) mechanisms, or by active muscle contractions. Yet, quantifying the work distribution among various subsections of the foot and ankle can be difficult, in large part due to a lack of objective methods for partitioning the forces acting underneath the stance foot. In this study, we deconstructed the mechanical work production during barefoot walking in a segment-by-segment manner (hallux, forefoot, hindfoot, and shank). This was accomplished by isolating the forces acting within each foot segment through controlling the placement of the participants' foot as it contacted a ground-mounted force platform. Combined with an analysis that incorporated non-rigid mechanics, we quantified the total work production distal to each of the four isolated segments. We found that various subsections within the foot and ankle showed disparate work distribution, particularly within structures distal to the hindfoot. When accounting for all sources of positive and negative work distal to the shank (i.e., ankle joint and all foot structures), these structures resembled an energy-neutral system that produced net mechanical work close to zero (-0.012 ± 0.054 J/kg).