1780年,意大利解剖家伽伐尼發現,用微弱電流刺激肌肉會引起肌肉抽搐。受其啟發,1848年德國生理學家艾米爾用實驗證明了生物電的存在?,F代科學已經證明,電流可以引發肌肉的生化反應,促使它收縮運動。我們的心臟就是在電流脈沖的驅使下進行跳動的,一次電流脈沖引起一次心跳,心臟發出電流脈沖的能力叫起搏功能。右心房有個解剖結構叫竇房結,它能自動發出電流脈沖,正常心臟跳動的頻率由竇房結的起搏功能所決定,故竇性心率就是正常心率的代表。竇房結將心動電流按部就班地由心房傳到心室,引起心房、心室順序收縮,通過動脈血管將血液輸送至身體各個器官。
心動電流的產生過程是一個比較復雜的問題。眾所周知,心臟組織是由無數生物細胞和浸浴著它的體液所組成,這些細胞的內體液和外體液間的交界,有一層很薄的非水性薄層,稱為細胞膜。這種細胞膜像一個特殊的籬笆,在一定條件下,把細胞膜內外的液體隔離開。由于細胞內、外液都是由水分、蛋白、纖維蛋白和鹽等導電能力很強的電解質組成,細胞膜對電解質的離子成分如鉀、鈉、氯等具有不同的通透性,這樣就使得膜內外的離子成分和濃度有很大差別。通常膜內含有酸性鉀離子,膜外含有堿性的鈉離子。所以細胞膜內外自然就形成了一種電位,稱為膜電位。當心肌細胞處于靜息狀態下,由于細胞膜對一定的離子成分具有隔離作用,因此使細胞內外間形成一種膜外為正,膜內為負的極化狀態,處于等電位,所以兩者間不會產生電流。當心臟搏動,心肌細胞膜的某一點在竇房結傳導開始激動時,受激處的細胞膜像個竹籬笆似的,讓鈉離子自如地從籬笆空隙中流進來,也就是說,對鈉離子的通透性突然升高;而對鉀離子卻不放它進來,通透性顯著下降;因此膜外體液中的鈉離于滲入到膜內,逐步改變了膜內外離子的成分和濃度。這時細胞膜間的平衡狀態被打破,極化狀態開始消除,因此膜外兩點形成了電位差,就產生了電流。這種過程是逐步開始的,以后逐漸擴展到整個心肌細胞,直到膜電位全都逆轉成膜外為負、膜內為正,恢復極化狀態時為止。這時膜外兩點又處于等電位,所以電流又回到了零。這就是所謂心電的除極和復極過程。這個過程所引起的電流變化,是隨著心臟的搏動狀態而變化的,所以稱作心動電流。
引發心肌收縮的心動電流是在人體內所能測到的最強電流,不過其絕對值也相當微小,通常在微安數量級范圍。并且由于皮膚是絕緣體,在體外一般很難測出這一電流,因此,必須應用高靈敏度的專用儀器才能觀測到,而心率表感應器就是這樣一種可以感應心動電流的儀器。感應器采集鍛煉者的心動電流波動幅度,再通過無線傳輸技術發送給心率表轉化為便于觀察的心跳BPM數值,這就是心率表的基本工作原理。
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轉錄人:Johnson