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Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Thrombose, insbesondere der tiefen Venenthrombose in den Beinvenen.
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Den Beinvenen obliegt es, das vom Herzen in die Beine gepumpte Blut wieder zum Herzen zurückzuleiten. Dabei wird das Blut zunächst in feinen Ausläufern der Venen, den Venolen, gesammelt und gelangt allmählich zu Venen mit einem größeren Durchmesser. Im Bereich des Beckens wird das venöse Blut aus beiden Beinen vereinigt und strömt über die untere Hohlvene als Hauptsammelvene zum Herzen.
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Das Venensystem der Beine läßt sich untergliedern in ein oberflächliches Venensystem, welches sich unmittelbar unter der Haut befindet, sowie ein tiefes Venensystem mit mehreren, tiefer im Inneren der Beine verlaufenden Venen, vorzugsweise nahe den dortigen Arterien. Zwischen dem oberflächlichen und dem tiefen Venensystem erstrecken sich zahlreiche Verbindungsvenen, welche auch als Perforansvenen bezeichnet werden.
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Während die die vena saphena magna als größte oberflächliche Vene des Beins entlang der Innenseite des Ober- und Unterschenkels verläuft, befindet sich die vena saphena parva als zweitgrößte oberflächliche Vene an der Aussenseite des Unterschenkels.
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Da im Unterschenkel die tiefen Beinvenen mehrfach vorhanden sind; verlaufen in den tiefen Weichteilen des Unterschenkels jeweils mehrere venae tibiales anteriores, posteriores et fibulares.
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In den Venen angeordnete Venenklappen dienen als eine Art Rückschlagventil und stellen sicher, dass das Blut in allen Venen jeweils nur in einer Richtung fließen kann, nämlich in den tiefen und oberflächlichen Venen in Richtung zum Herzen hin, in den Perforansvenen dagegen nur von den oberflächlichen zu den tiefen Venen.
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Dabei fließen etwa 90 Prozent des Blutes von den Füßen über das tiefe Beinvenensystem zum Herzen zurück, und zwar nicht in einem pulsierenden, vom Herzschlag angetriebenen Strom wie innerhalb der Arterien, sondern in einem kontinuierlichen Strom. Da der arterielle Blutdruck im Endbereich der Arterien nahezu vollständig aufgebraucht ist, kann dieser allenfalls in der liegenden Position eines Menschen dessen venösen Blutstrom treiben. Deshalb hat die Natur für den venösen Blutstrom weitere Antriebsmittel vorgesehen. Nur einen geringen Beitrag hierzu vermag das physiologische Druckgefälle zwischen linker und rechter Herzhälfte zu leisten. Ein weiterer, ebenfalls nur mäßiger Antriebsfaktor basiert auf der Atmung und den daraus folgenden Druckveränderungen im Körper. Hinzu kommt weiterhin die tatsache, dass die tiefen Beinvenen zumeist in unmittelbarer Nähe der Arterien angeordnet sind und daher indirekt über den pulsierenden Blutdruck in den Arterien beeinflußt, d. h. komprimiert werden. Durch die Venenklappen wird diese Pulsation in einen herzwärts fließenden venösen Blutstrom umgesetzt. Jedoch besteht kein Zweifel daran, dass der maßgebendste Beitrag zum Antrieb des venösen Blutstroms von der sog. Wadenmuskelpumpe geliefert wird. Diese funktioniert durch die abwechselnde Querschnittsänderung, welche die Wadenmuskulatur bei ihrer Tätigkeit erfährt: Verdickung bei angespannter Wadenmuskulatur und Reduzierung bei erschlaffendem Wadenmuskel. Während der angespannte Wadenmuskel das Blut aus den tiefen Venen drückt, und zwar – bedingt durch die Orientierung der Venenklappen – herzwärts, wird bei einer Entspannung des Wadenmuskels Blut durch die Peroransvenen aus dem oberflächlichen Venensystem angesaugt. Ähnlich wie bei einer Kaskade wird durch diesen Mechansimus das venöse Blut allmählich von den Füßen bis zum Herzen hin angehoben, wobei ein Absacken des Blutes von den Venenklappen verhindert wird.
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Ein beständiger Strom des venösen Blutes ist äußerst wichtig, da nur langsam oder gar nicht strömendes Blut zur Verklumpung bzw. Bildung von Thromben neigt. Dies wiederum ist sehr gefährlich, weil derartige Thromben rasch in die Lunge gelangen und dort eine Lungenembolie auslösen können. Statistiken haben gezeigt, dass die tiefe Venenthrombose – also die Bildung von Thromben in der tiefen Beinvene – nach dem Herzinfarkt und dem Schlaganfall die dritthäufigste akut auftretende kardiovaskuläre Erkrankung ist.
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Deshalb ist der Ausfall der Wadenmuskelpumpe – u. a. bei langem Sitzen wie bspw. auf Langstreckenflügen oder unter sonstigen, beengten Verhältnissen – sehr kritisch und birgt ein großes Risiko für die betroffenen Personen.
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Vielfach angebotene Stützstrümpfe können hierzu keinen ausreichenden Beitrag leisten, da die dynamische Wirkungsweise der Wadenmuskelpumpe – abwechselndes Komprimieren und Entlasten der tiefen Venen – durch eine derart statische Anordnung nicht simuliert wird.
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Daraus resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine Vorrichtung zu schaffen, welche unter Bedingungen, die zum Ausfall der Wadenmuskelpumpe führen, wie bspw. langes Sitzen unter beengten Verhältnissen, den venösen Blutstrom in den Beinen zusätzlich anzutreiben in der Lage ist, um ggf. ein Defizit der Wadenmuskelpumpe zu kompensieren.
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Die Lösung dieses Problems gelingt durch eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Thrombose, insbesondere der tiefen Venenthrombose in den Beinvenen, mit wenigstens einem abgeschlossenen System mit zwei miteinander kommunizierenden, von einer elastischen Hülle umgebenen, mit einem strömungsfähigen Medium befüllten Kammern, nämlich einer Kompressionskammer unterhalb der Fußsohle und einer Expansionskammer im Bereich des Innenknöchels, in unmittelbarem Kontakt mit dem dortigen Perforansvenensystem, so dass bei einer Komprimierung der an der Fußsohle angeordneten Kompressionskammer von der dann expandierenden, am Innenknöchel angeordneten Expansionskammer das Blut aus der dortigen Perforansvene in die tiefe Vene gepreßt wird.
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Die Maßnahme, gezielt auf eine oder mehrere Perforansvenen einzuwirken, hat gegenüber anderen Methoden den Vorteil, dass bei einem Pumpzyklus das Blut von der dabei ggf. ebenfalls komprimierten Oberflächenvene fast vollständig in das tiefe Venensystem gepumpt wird, von wo es nur nach oben strömen kann, weil ein Absacken durch die Venenklappen verhindert wird. Nach Entspannen der Expansionskammer kann sie die Perforansvene aufgrund der darin angeordneten Venenklappen nur mit Blut aus der Oberflächenvene füllen.
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Bei mehrmaligem Wippen mit dem Fuß, wobei jedes Mal Druck auf die Kompressionskammer ausgeübt und über die Schlauchverbindung an die Kompressionskammer weitergegeben wird, kann also wiederholt Blut durch die Perforansvene in die tiefe Vene gepumpt werden, und damit ist ein verstärkter Butfluß – gerade auch in dem von Thrombosen besonders gefährdeten tiefen Venensystem – gewährleistet, der die Bildung von Thrombosen verhindert.
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Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Expansionskammer von einem das Fußgelenk umschließenden Halteband fest gegen den Innenknöchel gepreßt wird. Durch diese Maßnahme wird eine Expansion der Expansionskammer direkt an die Innenknöchelpartie und die dort befindliche Perforansvene weitergegeben.
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Wichtig dabei ist, dass das Halteband die Expansionskammer außen umschließt, und darüber hinaus zwar flexibel, also biegsam sein kann, aber nicht mögichst wenig bis gar nicht elastisch sein soll, damit sich seine effektive Länge auch unter (Druck-)Belastung seitens der Expansionskammer nicht verändert. Ein geeignetes Material wäre bspw. jenes, welches bei (Auto-)Sicherheitsgurten Verwendung findet.
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Die effektive Länge des Haltebandes – also diejenige Länge, welche das Fußgelenk der betreffenden Person umschließt – kann einstellbar sein. Diese Verstellmöglichkeit kann auf unterschiedlichen Wegen erzielt werden, bspw. wie bei dem Schloß eines Gurtes oder der Schnalle eines Gürtels. Die dabei erforderliche Arretierung kann mittels Formschluß erfolgen, bspw. unter Durchdringung des Haltebandes von einem Teil eines Gurtschlosses oder einer Gürtelschnalle, oder aber mittels einer Klemmung, wie bspw. bei Hosenträgern praktiziert; darüber hinaus ist auch ein Anheften denkbar, bspw. nach Art eines Klettverschlusses, wenn dieser ausreichend fest ausgebildet ist.
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Das freie Ende der Kompressionskammer kann über ein kurzes Verbindungsband mit dem Halteband verbunden sein. Dadurch ist die präzise Lage der Kompressionskammer unterhalb der Fußsohle der betreffenden Person sowie insbesondere der geöffnete Zustand des Verbindungsteils oder -schlauchs gewährleistet.
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In von äußeren Kräften freiem Zustand und bei innerem Druckausgleich zwischen beiden Kammern sollte die Kompressionskammer mindestens das gleiche Volumen aufweisen wie die Expansionskammer bis zu etwa dem doppelten Volumen der Expansionskammer. Dadurch kann die Expansionskammer beim Stauchen der Kompressionskammer deren Volumeninhalt aufnehmen und sich dabei entsprechend stark aufdehnen.
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Dies ist besonders effektiv, wenn als Füllmedium eine inkompressible Flüssigkeit verwendet wird wie bspw. Wasser, anstelle eines kompressiblen Gases wie bspw. Luft, was allerdings grundsätzlich auch möglich ist, insbesondere wenn die obige Volumenbedingung eingehalten ist.
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Bevorzugt weisen beide Kammern eine flächige Struktur auf. Damit ist für eine Volumenänderung eine Vorzugsrichtung vorgegeben, nämlich bevorzugt etwa lotrecht zu der Grundfläche. Denn dabei ist eine Volumenveränderung bei geringster Verformung der betreffenden Kammerhülle erreichbar. Deshalb können solchenfalls auch ein oder beide Kammern aus einem zwar flexiblen und damit biegsamen, aber mehr oder weniger inelastischem und damit wenig bis gar nicht dehnbaren Material bestehen, ohne dass dadurch die Funktionstüchtigkeit eingeschränkt wäre.
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Bei flächig vorgeformten, flexiblen Kammerhüllen kann eine verhältnismäßig starke Volumenvergrößerung der Expansionskammer, insbesondere lotrecht zu ihrer Grundfläche, erzielt werden, wenn in von äußeren Kräften freiem Zustand und bei innerem Druckausgleich zwischen beiden Kammern die Kompressionskammer mindestens die gleiche Grundfläche aufweist wie die Expansionskammer. Diese Bedingung kann durch eine entsprechende Vorformung erreicht werden, bspw. durch entsprechend große Zuschnitte des dichten, insbesondere luft- und/oder wasserdichten Hüllenmaterials, welche paarweise aufeinander gelegt und randseitig dicht miteinander verbunden werden, bspw. verschweißt oder verklebt.
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Bevorzugt besteht die Verbindungsleitung zwischen Kompressionskammer und Expansionskammer aus einem inelastischen Material. Dadurch trägt dieser Teil der miteinander verbundenen Kammern nicht zu einer Volumenveränderung bei; vielmehr muß das gesamte, aus der Kompressionskammer verdrängte Volumen von der Expansionskammer aufgenommen werden.
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Die Erfindung empfiehlt, dass die Verbindungsleitung zwischen Kompressionskammer und Expansionskammer an der Innenseite des Fußes entlangläuft. Dies ist die kürzeste Verbindung zwischen der Kompressionskammer, welche sich bevorzugt ganz oder zumindest teilweise unterhalb der Ferse der betreffenden Person befindet, und der Expansionskammer am Innenknöchel des betreffenden Fußes, insbesondere zwischen Innenknöchel und Achillessehne.
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Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Schuh und/oder unter einem Strumpf tragbar ist. Insofern muß die Vorrichtung von außen überhaupt nicht sichtbar sein und ist also äußerst dezent. Sie kann von einer Person in besonderen Fällen angezogen werden, bspw. vor einem längeren Flug, oder aber – insbesondere von Personen mit sitzendem Beruf – täglich getragen werden.
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Eine weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass die Wade von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht bedeckt ist. Jegliche Einengung der Wade kann auf Dauer eher einen kontraproduktiven Einfluß auf die Beindurchblutung haben und sollte daher vermieden werden.
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Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung asymmetrisch ist. Grundsätzlich ist es möglich, die Vorrichtung derart universell zu konstruieren, dass sie duch eine 180°-Drehung um eine vertikale Achse in eine zu sich selbst spiegelbildliche Struktur übergeht und sodann für den jeweils anderen Fuß der betreffenden Person verwendbar ist. Dieses Merkmal sollte jedoch nicht im Vordergrund einer optimalen Konstruktion stehen, sondern vielmehr eine optimale Funktion. Bspw. kann der Umfang einer flächigen Kompressionskammer im rückwärtigen Bereich der Ferse einer runden Kurve folgen, im vorderen Bereich der Ferse dagegen einen anderen Verlauf aufweisen, bspw. einen gerade gestreckten.
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Die Erfindung zeichnet sich ferner aus durch ein System zur Vermeidung einer Thrombose, insbesondere der tiefen Venenthrombose, in den Venen beider Füße, mit einem Paar von zueinander spiegelsymmetrischen Vorrichtungen mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale, für den linken und rechten Fuß einer Person. Durch den paarweisen Einsatz kann eine thrombosegefährdete Person das Risiko einer Thrombose minimieren oder gar eliminieren.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in an einem Fuß applizierten Zustand;
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2 die Wirkungsweise der Erfindung bei belastetem und entlastetem Fuß; sowie
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3 das Kammersystem einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in die Zeichenebene abgewickelt.
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Wie man der 1 entnehmen kann, besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Vorbeugung gegenüber Beinthrombosen im Wesentlichen aus drei Teilen: Dem eigentlichen Kammersystem 2, einem in sich geschlossenen Halteband 3 und einem beide Teile 2, 3 zusätzlich miteinander verbindenden Verbindungsband 4.
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Das Kammersystem 2 ist in 3 in einem ebenen Zustand wiedergegeben, so dass dessen dreiteiliger Aufbau erkennbar ist: Eine Kompressionskammer 5 kommuniziert mit einer Expansionskammer 6 über ein schlauchförmiges Zwischenstück 7.
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Die in 3 unten dargestellte Kompressionskammer 5 ist etwa der Grundfläche einer menschlichen Ferse 8 nachempfunden weist im hinteren, in 3 linken Bereich einen konvex gewölbten, rückwärtigen Rand 9 auf entsprechend dem rückwärtigen Bereich einer Fußsohle; der vordere Rand 10 sowie die jene Randbereiche 9, 10 miteinander verbindenden seitlichen Ränder 11 haben demgegenüber einen eher geraden Verlauf; der vordere Rand 10 könnte sogar einen leicht kokaven Verlauf haben; dessen Eckbereiche 12 sind abgerundet. Insgesamt kann die Kompressionskammer 5 etwa gleiche Erstreckungen in Längs- und Querrichtung aufweisen.
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Die Expansionskammer 6 hat eine eher längliche Gestalt, bspw. mit einem etwa elliptischen Umfang, wobei die Länge durchaus zwischen dem Doppelten oder Dreifachen seiner Breite sein kann.
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Das die beiden Kammern 5, 6 miteinander verbindende, schlauchförmige Zwischenstück 7 setzt an einem Seitenbereich 11 der Kompressionskammer 5 an, vorzugsweise im hinteren Bereich derselben.
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Bevorzugt folgt das schlauchförmige Zwischenstück 7 einem leicht gebogenen Verlauf bis zu der Expansionskammer 6. Die Breite des schlauchförmigen Zwischenstücks 7 ist vorzugsweise jedoch etwa konstant.
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Das schlauchförmige Zwischenstück 7 mündet an der Expansionskammer 6 an einem Ende einer Längsseite 12 ihres Umfangs.
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Die Längsachsen der beiden Kammern 5, 6 schließen einen spitzen Winkel miteinander ein, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 75°, bevorzugt etwa 60°.
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Alle drei Teile 5 bis 7 können durch zwei deckungsgleiche, aufeinander gelegte Zuschnitte aus einem medizinisch verträglichen bzw. hautverträglichen Material gebildet sein, welche an ihrem gesamten Umfang dicht miteinander verschweißt sind. Das Material sollte luft- und wasserundurchlässig sein, bspw. aus Gummi ähnlich dem Material einer Wärmeflasche. Denkbar ist auch ein mehrlagiger Aufbau aus einem gas- oder flüssigkeitsdichten Material im Inneren, das von einem besonders hautverträglichen Material außen umgeben ist.
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Die über den Schlauch 7 miteinander kommunizierenden Kammern 5, 6 sind mit einem strömungsfähigen Medium befüllt, vorzugsweise einem flüssigen Medium wie Wasser. Das Füllvolumen sollte derart gewählt sein, dass die Kammern 5, 6 im ursprünglichen Zustand nicht prall aufgeblasen sind; bspw. könnte das Füllvolumen etwa dem maximalen Volumen der Expansionskammer 6 in deren zwar gut oder gar prall gefüllten Zustand, jedoch ohne Dehnung derselben entsprechen. Je nach Art der Befüllung und ggf. entsprechend dem Wunsch einer Möglichkeit zur Nachbefüllung kann ein Ventil vorgesehen sein, bspw. nach Art eines Fahrradventils, oder auch nicht. Anstelle von Wasser oder Luft sind auch andere Füllmedien denkbar, bspw. Stickstoff.
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Wie 1 erkennen läßt, wird dieses Kammersystem 2 mittels zweier Bänder 3, 4 an dem Fuß 13 einer Person im Bereich der Ferse 8 befestigt. Ein dazu verwendetes Halteband 3 kann an der Außenseite 14 der Expansionskammer 6 befestigt sein, derart, bevorzugt etwa in der Mitte des Haltebandes 3. Seine beiden Enden werden um das Fußgelenk 15 geschlungen, wie dies in 1 dargestellt ist, und schließlich im Bereich der Außenseite des Fußes 13 miteinander verbunden, bspw. mit einem Klettverschluß, einem Klemmverschluß od. dgl.
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Wichtig ist, dass das Halteband 3 kaum dehnbar ist und also eng um das Fußgelenk 15 gelegt werden kann, so dass das Füllmedium bei entlasteter Kompressionskammer 5 aus der Expansionskammer 6 herausgedrückt wird, wodurch der auf den Innenknöchelbereich des Fußes 13 ausgeübte Druck minimal wird – die Perforansvene unterhalb bzw. neben der Expansionskammer 6 saugt Blut aus dem Oberflächenvenensystem. Dieser Zustand ist in 2 links dargestellt, bspw. bei vom Boden 16 angehobenem Fuß 13. Das Überströmen des Füllmediums von der Expansionskammer 6 in die Kompressionskammer 5 kann zusätzlich unterstützt werden, indem die Kompressionskammer 5 mit einem porösen, elastisch sich aufdehnenden Material befüllt wird, bspw. mit einem Schwamm, der unter Druck bestrebt ist, sich auszudehnen und dabei das Füllmedium in die Kompressionskammer 5 saugt.
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Wird der Fuß 13 anschließend auf den Boden 16 gestellt oder gar gepreßt, so strömt dabei das Füllmedium von der Kompressionskammer 5 in die Expansionskammer 6 im Bereich des Fuß-Innenknöchels, wie in 2 rechts dargestellt. Weil die dabei befüllte und sich aufblähende Expansionskammer 6 aufgrund des dieselbe außen umschließenden Haltebandes 3 nicht nach außen ausweichen kann, drückt sie verstärkt gegen den Bereich des Fuß-Innenknöchels – die Perforansvene unterhalb bzw. neben der Expansionskammer 6 wird komprimiert und dabei entleert, und zwar aufgrund der Venenklappen in das tiefe Venensystem. Von dort wird das Blut schließlich aufgrund des bei mehrfachen Fußbewegungen allmählich steigenden Drucks in der tiefen Vene aktiv nach oben, also herzwärts gepreßt.
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Durch kleine auf und ab wippende Bewegungen mit dem Fuß kann eine Person also den venösen Blutfluß in den Beinen aktiv unterstützen. Das Verbindungsband 4 dient dabei dazu, die Kompressionskammer 5 beständig an der vorgesehenen Position genau unterhalb der Ferse 8 zu halten.
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Die Erfindung umfaßt nicht nur die zuvor beschriebene, bandageförmige Vorrichtung als solche, sondern dieselbe kann darüber hinaus auch mit einer Einlegesohle, einem Strumpf, einer Sandale oder einem Schuh integriert werden, oder aber einzeln, d. h., als in sich abgeschlossenes Kammersystem, verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kammersystem
- 3
- Halteband
- 4
- Verbindungsband
- 5
- Kompressionskammer
- 6
- Expansionskammer
- 7
- Zwischenstück
- 8
- Ferse
- 9
- rückwärtiger Rand
- 10
- vorderer Rand
- 11
- seitlicher Rand
- 12
- Längsseite
- 13
- Fuß
- 14
- Außenseite
- 15
- Fußgelenk
- 16
- Boden
