CN105796105B - 一种肺气体交换功能光电式检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述检测装置包括实验动物限位装置、呼吸信号检测舱、二氧化碳检测装置和呼吸视频拍摄装置。本系统中的实验动物限位装置可避免以往非全身体积描记系统中动物检测腔室的限位器对实验动物头颈部或鼻部的压迫以及克服非束缚型全身体积描记系统信号采集易受实验动物活动干扰的缺陷。采用呼吸光学影像分析替代以往相应的应变式传感器和信号放大器。可与外界气源或液体气溶胶发生装置联用，对实验动物肺气体交换功能进行检测。

Description

一种肺气体交换功能光电式检测装置

技术领域

本发明涉及一种肺气体交换功能光电式检测装置，属于动物呼吸检测装置领域。

背景技术

哺乳动物在吸气和呼气时伴随有胸腔节律性交替的扩大和缩小，呼吸过程中体内外产生许多物理变化，首先必须有气体交换，外界气体进入机体，通过呼吸性细支气管，肺泡管和肺泡囊等气体交换场所进行气体交换，然后向体外排出废气，这些吸入和排出的气体存在着温度差。其次，口腔或鼻腔周围因空气的流动在瞬间会存在静、动压力变化，如果周围所处环境密封，还存在气体瞬间增多或减少时产生的压力变化，通常吸气时压力为负压，呼气为正压。再者，外界气体在吸入和呼出体外时具有一定的气体流量，同时胸腔的扩大和缩小的节律性交替改变也会引起胸部、背部以及腹部的起伏变化。上述变化都与呼吸有关，可作为呼吸信号来反馈哺乳动物的呼吸状况。

临床上的呼吸检测方法包括应变式传感器检测、温度传感器检测、流量传感器检测、湿度传感器检测、阻抗法检测、电容式传感器检测。在临床呼吸检测中，利用应变式传感器可以检测到胸腹部产生的周期性形变，从而检测到呼吸信号。气体通过鼻腔与外界进行交换时，必然会引起鼻腔内温度的变化，温度传感器可检测到这一变化。吸气和呼气时的气体运动可用流量传感器检测。吸气和呼气时的气体湿度变化可通过湿度传感器检测。阻抗法是利用机体呼吸过程中胸部电阻的变化来进行生理参数的测量。机体组织由浸在离子液体的细胞和胞外成分组成，电容式传感器用于检测呼吸过程中组织的电容变化。

鉴于实验动物特别是大鼠或小鼠个体相对较小，呼吸过程中的相关变化量也较小而不易被检测，同时，传感器受限于其成本和体积，所以用于临床呼吸检测的一些方法不能完全适用于实验动物。传统的实验动物呼吸检测方式分为两类，一类是需要对实验动物进行麻醉，另一类则是不需麻醉的无创检测。已知动物麻醉后相关呼吸参数会发生改变，所以为了更真实的反映呼吸状况，无创式的呼吸检测方法更有效。无创条件下的呼吸检测主要依赖应变式传感器。根据流体力学和热力学原理，在呼吸过程中因气体的流动会对周围瞬间产生微小的压力或气体流量变化，压力的检测主要由压电式传感器或硅压阻式传感器实现，气体的流动由流量传感器检测，由于这些信号十分微弱，所以还需要用到信号放大器。检测装置通过配置二氧化碳传感器来实时检测呼吸气体中的二氧化碳浓度。

现有的无创式呼吸检测装置主要是采用腔体积描记法和全身体积描记法，其中腔体积描记又分为针对胸腹部的单腔体积描记以及针对鼻部和胸腹部的双腔体积描记。单、双腔体积描记的共同点是需将实验动物的头颈部或鼻部与躯干部隔绝开并限制其体位，采用这类方法难以避免对动物造成压迫进而引起呼吸异常。全身体积描记(束缚型或非束缚型)对动物的影响则较小，但其中非束缚型全身体积描记会因为实验动物的运动而在信号采集时受到干扰，而束缚型全身体积描记所受影响较小。

通过对传统的实验动物呼吸检测装置功能及原理的分析，我们设计并制造了一种类似束缚型全身体积描记的肺气体交换功能光电式检测装置，通过对呼吸光学影像的自动化分析结合二氧化碳浓度变化来表征实验动物的肺气体交换功能。

引证文献与资料：

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非束缚清醒动物全身体积描记系统，美国BUXCO公司

束缚全身体积描记系统，美国BUXCO公司

双腔体积描记系统，美国BUXCO公司

鼻部体积描记系统，美国BUXCO公司

头外置体积描记系统，美国BUXCO公司。

发明内容：

为了克服以往非全身体积描记系统中动物检测腔室对实验动物颈部的压迫问题，以及克服过去应用应变式传感器和信号放大器的复杂性、昂贵性(例如美国Buxco公司的FinePointe WBP全身体积描记检测系统在中国的售价大概是8万美元左右，FinePointeNAM双体腔描记检测系统售价大概是7万美元左右，而本发明提供的装置制造成本只有大概2000元左右)，本发明提供了一种通过呼吸影像对实验动物的肺气体交换功能进行分析的方法和装置。

具体而言，本发明的目的在于提供一种肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述检测装置包括实验动物限位装置、呼吸信号检测舱、二氧化碳检测装置和呼吸视频拍摄装置。所述检测装置采集的实验动物呼吸视频向可读数据的转化在MATLAB软件平台上通过特定程序运行。

在本发明的一个实施方式中，所述实验动物限位装置包括用于固定动物四肢的脚镊、磁性边框、推拉板和固定在推拉板上的载物台，

优选的是，所述脚镊包含磁性金属，优选为铁，例如铁块，从而使脚镊能够被吸引到磁性边框上，

更优选的是，所述脚镊包括可调节大小的固定环。

在本发明的一个实施方式中，所述呼吸信号检测舱包括用于与外界进行气体交换的空气进口、其他气体或液体气溶胶进口和总出口，以及控制上述进口或出口连通或关闭的三通微型电动阀，

优选的是，所述呼吸信号检测舱的底部是透明的。

在本发明的一个实施方式中，所述二氧化碳检测装置包括通电时间计时器、与呼吸信号检测舱依靠总出口管道密闭连通的二氧化碳传感器、轴流风扇、偏流板、数字式电压检测继电器和半导体除湿管，

优选的是，所述载物台的台面和呼吸信号检测舱的底部由透明材料构成，优选为透明玻璃，

更优选的是，所述呼吸视频拍摄装置透过透明的所述载物台的台面和呼吸信号检测舱的底部采集实验动物的腹面一侧的呼吸视频。

在本发明的一个实施方式中，所述呼吸视频拍摄装置为摄像头。

在本发明的一个实施方式中，所述呼吸视频拍摄装置采集的视频通过接口储存在与之连接的电脑上。

在本发明的一个实施方式中，用MATLAB软件对所述呼吸视频拍摄装置采集的视频进行处理。

在本发明的一个实施方式中，所述MATLAB软件对实验动物的呼吸视频分析的具体程序如下：

上述程序中，“target.XXX”表示呼吸视频文件，“XXX”表示视频格式，例如wmv、avi、mp4、mov、m4v、asf等，“β”表示呼吸视频被分帧后需要做图像运算的总帧数(从第一帧算起)，“rect＝[a b c d]”表示图像剪切的起始位置坐标为(a，b)，剪切长度为c，宽度为d。

在本发明的一个实施方式中，所述实验动物为哺乳动物，小型哺乳动物，优选大鼠或小鼠。

在本发明的一个实施方式中，所述实验动物限位装置中的磁性边框的间距大小可调，以满足对不同个体大小的实验动物的检测，磁性边框的组成材料优选为永久性磁铁。

有益效果

本系统中的实验动物限位装置可避免以往非全身体积描记系统中动物检测腔室对动物头颈部或鼻部的压迫。

实验动物呼吸光学影像分析替代以往相应的应变式传感器和信号放大器。

非分散性红外线(NDIR)二氧化碳传感器、数字式电压检测继电器、槽型光电开关和通电时间计时器联用，提供手动预设方式来检测实验动物呼吸过程中气体交换能力。

可与外界气源或液体气溶胶发生装置联用，对实验动物肺气体交换功能进行检测。

采用半导体除湿管有助于提高二氧化碳传感器在高湿环境下的使用寿命。

螺丝固定的密封盖设计可使二氧化碳传感器容易被维护和更换。

呼吸信号检测舱内管道连接状态直观可视。

附图说明

图1：检测装置外观示意图

图2：检测装置内部构造图

图3：脚镊外观示意图

图4：脚镊内部构造图

图5：三通微型电动阀内部构造图

图6：检测装置功能结构图

图中：

1——把手 2——外壳 3——总出口 4——其他气体或气溶胶进口

5——空气进口 6——继电器接线口 7——底座 8——推拉板

9——X调节旋钮 10——手阀 11——Y调节旋钮 12——弹簧板限位器

13——弹簧板 14——电源开关 15——二氧化碳数据USB母口

16——呼吸视频USB母口 17——控制按钮 18——电压显示窗口

19——计时器显示窗口 20——指示灯 21——密封盖

22——管道连接状态窗口 23——背景灯箱 24——呼吸信号检测舱

25——磁性边框 26——载物台 27——补光灯 28——摄像头29——隔光挡板30——轮滑槽

31——光电开关 32——弹簧板限位器 33——弹簧 34——电源接线口

35——除湿管出口 36——半导体除湿管 37——轴流风扇

38——二氧化碳传感器 39——偏流板 40——三通微型电动阀

41——脚镊 42——固定环 43——指环 44——尼龙绳

45——齿轮轴 46——滚轮 47——铁块 48——杠杆

49——悬挂孔 50——杠杆固定轴 51——弹簧 52——悬臂

53——主动齿轮 54——从动齿轮 55——弹性卡销 56——卡销基座

57——球阀

具体实施方式

以下详述本发明的肺气体交换功能光电式检测装置。

本装置主要由实验动物限位装置、呼吸信号检测舱24、二氧化碳检测装置、呼吸视频拍摄装置组成。

实验动物限位装置包括脚镊41、磁性边框25、载物台26、推拉板8。

为了在检测过程中避免对实验动物的颈动脉和气管造成压迫，同时尽量减少大幅运动以保证呼吸检测的准确性。我们采用新的动物限位方式，需要用到含铁块的特殊脚镊41，其外壳由透明塑料构成，方便在固定时进行观察。固定环42通过悬挂孔49与杠杆48连接，杠杆以杠杆固定轴50为支点受弹簧的调节，弹簧被压缩时固定环随之收缩变小。弹簧两端有与主动齿轮53和从动齿轮54连接的悬臂52，滚轮46带动有相同齿轮轴的主动轮53转动，从动轮则反向转动。当滚轮46顺着箭头方向转动时固定环42收缩变小，当滚轮逆着箭头方向转动时，固定环42被杠杆48另一端的弹簧51撑开。从卡销基座56伸出的弹性卡销55控制主动齿轮53和从动齿轮54间的联动，指环43通过尼龙绳44与弹性卡销55连接，当向外拉动指环43时，滚轮46可自由滚动，当松开指环时，主动齿轮53与从动齿轮54被弹性卡销55卡死，滚轮不能自由滚动。通过滚轮46适宜调节脚镊41的固定环42开口大小，控制实验动物四肢的腕关节。通过铁块47，固定有实验动物四肢的脚镊41被吸到磁性边框25上。

固定有实验动物的磁性边框25卡入可移动的载物台26，其台面由透明玻璃组成，载物台固定在推拉板8上，推拉板外部有旋钮和手阀10，X调节旋钮9和Y调节旋钮11分别控制载物台26的左右、前后移动，关闭手阀10可将推拉板8与呼吸信号检测舱24紧扣在一切，借助推拉板8边缘的弹性密封材料，呼吸信号检测舱24可被封闭。推拉板8末端一侧装有隔光挡板29，当推拉板8被完全推入呼吸信号检测舱24时，隔光挡板29阻断附近槽型光电开关31的光路进而控制下游事件。

呼吸信号检测舱24通过三个管道与外界进行气体交换，分别是空气进口5、其他气体或液体气溶胶进口4、总出口3。总出口3末端有受三通微型电动阀40控制的三叉管道，三通微型电动阀在不通电时总出口3被连通而在通电时总出口3管道与呼吸信号检测舱24连通。在呼吸信号检测舱外部安装有控制三通微型电动阀40的继电器接线口6和三叉管道连通状态窗口22。状态窗口内的标志物通过轴杆与三通微型电动阀40的球阀(57连接，随球阀(57同步转动。当球阀(57横截面呈倒T型时总出口3被连通。当球阀(57横截面呈逆时针转动90度的T型时总出口3管道与呼吸信号检测舱24连通。槽型光电开关31与继电器并联控制三通微型电动阀40。

当呼吸信号检测舱24不与外界进行其他气体或液体气溶胶交换时，用螺盖封闭呼吸信号检测舱24外侧的空气进口5和其他气体或液体气溶胶进口4。推拉板8拉出时，槽型光电开关31控制三通微型电动阀40断电，总出口3被连通，呼吸信号检测舱外的空气通过轴流风扇37的抽吸作用从被拉出的推拉板8四周进入舱内。推拉板8被完全推入呼吸信号检测舱并关闭手阀10时，槽型光电开关31控制三通微型电动阀40通电，总出口3管道与呼吸信号检测舱24连通，呼吸信号检测舱24内空气随轴流风扇37在总出口3管道与呼吸信号检测舱24内循环流动。当呼吸信号检测舱24与外界进行其他气体或液体气溶胶交换时，其他气体或液体气溶胶进口4用于与外界气源或液体气溶胶发生器连接，空气进口5用于与空气压缩机连接，总出口用于与废气处理装置连接。若通入呼吸信号检测舱24的其他气体或液体气溶胶无毒无害，则不需空气压缩机吹除检测舱内的其他气体或液体气溶胶，空气进口可用螺盖封闭，总出口可不与废气处理装置连接。三通微型电动阀40通过呼吸信号检测舱24外部的继电器接线口6与外界气源或液体气溶胶发生器联动，当推拉板8被完全推入呼吸信号检测舱24并关闭手阀10时，若其他气体或液体气溶胶通入呼吸信号检测舱24则三通微型电动阀40断电，总出口3被连通以此保证其他气体或液体气溶胶快速充满呼吸信号检测舱24。在其他气体或液体气溶胶停止通入呼吸信号检测舱24的间歇时间内，三通微型电动阀40恢复通电，总出口3管道与呼吸信号检测舱24连通，其内其他气体或液体气溶胶随轴流风扇37在总出口3管道与呼吸信号检测舱24内循环流动。

二氧化碳检测装置包括通电时间计时器19、非分散性红外线(NDIR)二氧化碳传感器38、轴流风扇37、偏流板39、数字式电压检测继电器18、半导体除湿管36。

当推拉板8被完全推入呼吸信号检测舱24时，槽型光电开关31连通通电时间计时器19的外部电源信号，开始计时。而当推拉板8被拉出时，槽型光电开关31的光路连通，此时切断通电时间计时器19的外部电源信号并且时间清零。

二氧化碳传感器38与呼吸信号检测舱24依靠总出口3管道密闭连通，当三通微型电动阀40断电使总出口3管道与呼吸信号检测舱24连通时，呼吸信号检测舱24内部的气体或液体气溶胶通过轴流风扇37和偏流板39被循环输送到二氧化碳传感器38上，需要强调的是应选用具有模拟电压输出和通用异步收发传输器(UART)功能的二氧化碳传感器38。呼吸信号检测舱24内部的液体气溶胶在接触二氧化碳传感器38之前经过半导体除湿管36的冷凝，冷凝液从除湿管出口35被收集瓶收集，这有助于提高二氧化碳传感器38在液体气溶胶这种高湿环境下的使用寿命。同时，为了方便对二氧化碳传感器38进行更换，在其上方设计有螺丝固定的密封盖21。

数字式电压检测继电器18能够实时显示二氧化碳传感器38的模拟电压输出。通过设置数字式电压检测继电器18的电压检测阀值，这相当于一个特定的二氧化碳浓度而其具体浓度的大小可以通过二氧化碳传感器38输出的模拟电压与大气中实际二氧化碳浓度的线性函数关系确定。由于动物呼吸，呼吸信号检测舱24内二氧化碳浓度升高，当达到对应的电压检测阀值时，指示灯20打开，通电时间计时器19外部电源信号被中断，停止计时并显示最终累计通电时间。累计通电时间除以受测实验动物空腹时体重所得的值用以衡量呼吸过程中气体交换能力的大小。这个值越小表示气体交换能力越强。

同时，二氧化碳传感器38通过自带的UART输出，可将数字信号(温度、二氧化碳浓度通过USB串口传输到与之连接的电脑上，电脑上的串口调试软件以固定的周期向二氧化碳传感器38发送数据读取的串口命令，同时接收和保存数字信号。根据具体硬件的UART通讯协议可知数据读取的串口命令、每帧数据的格式以及数值计算的方式。对一定时间内的二氧化碳浓度增加做线性拟合，可求取斜率。

呼吸信号检测舱24的底部由透明玻璃组成，玻璃上方有补光灯27，顶部有深色背景灯箱23，通过摄像头28从舱底部采集实验动物静息状态下腹面一侧的呼吸视频，通过呼吸视频USB母口16储存在与之连接的电脑上。用MATLAB软件对视频进行本地分析，若存储呼吸视频的电脑上没有安装MATLAB软件则可将视频数据发送进行远程分析。呼吸视频分析的流程：视频分帧、灰度转换、图像增强、反色、直方图规定化、Otsu阈值分割、图像闭运算、图像剪切、面积计算、面积数据的导出和保存。当推拉板8完全推入呼吸信号检测舱24时，槽型光电开关31控制背景灯箱23和补光灯27通电，辅助摄像头28拍摄呼吸视频。实验动物的腹面图像透过透明玻璃构成的载物台26台面和呼吸信号检测舱24底部被摄像头采集。

由二氧化碳传感器输出的模拟电压与大气中实际二氧化碳浓度属线性函数关系可得式1如下：

y＝ax+b；

x表示模拟电压，y表示二氧化碳浓度。

根据传感器硬件参数可知a＞0，x∈(X₁，X₂)，y∈(Y₁，Y₂)，代入式1可得式2如下：

δ是引入的校正值，用二氧化碳传感器38检测户外空气中二氧化碳浓度，设稳定显示的模拟电压值为X3，取当地同一时段大气中二氧化碳实际浓度为Y3代入式2可得δ值，所以校正后的模拟电压与大气中实际二氧化碳浓度的线性函数关系为式3如下：

使用MATLAB软件对实验动物呼吸视频分析的具体程序如下：

上述程序中，“target.XXX”表示呼吸视频文件，“XXX”表示视频格式，在MATLABR2014a版本中支持的格式有wmv、avi、mp4、mov、m4v、asf等。“β”表示呼吸视频被分帧后需要做图像运算的总帧数(从第一帧算起)。“rect＝[a b c d]”表示图像剪切的起始位置坐标为(a，b)，剪切长度为c，宽度为d。每张被剪切图像的面积值保存在文件“data.xls”中。以文件“data.xls”中的数据作图，可以得到实验动物的呼吸峰从而判断呼吸深度(峰值和谷值间的差值越大则呼吸深度越大)，结合视频帧速率(以此可得呼吸时间)还可以计算出实验动物的呼吸速率。鉴于动物呼吸的周期性特征，对呼吸数据做周期函数拟合(如正弦函数拟合)，同时比较实际呼吸峰与正弦函数拟合后峰的个数，评价实验动物呼吸的周期稳定性或谐律。

结合呼吸信号检测舱24内二氧化碳浓度上升的速率(线性拟合函数的斜率)或通电时间计时器19显示的累计时间与呼吸视频的分析数据，我们定义：

关系式1：气体交换稳定系数＝正弦函数拟合后的峰个数/实际检测呼吸峰个数

关系式2：气体交换能力系数A＝线性拟合函数的斜率/(呼吸深度*呼吸频率)

关系式3：气体交换能力系数T＝累计时间/(呼吸深度*呼吸频率)

关系式1中，当气体交换稳定系数越接近于1，说明呼吸周期性越明显、气体交换越稳定。

关系式2中，当气体交换能力系数A越大，说明气体交换能力越强。

关系式3中，当气体交换能力系数T越小，说明气体交换能力越强。

其中，气体交换能力系数A与气体交换能力系数T的区别是由计算方式导致的。

以下详述本装置的使用过程。

若检测实验动物在空气中的呼吸功能，用螺盖封闭空气进口5和其他气体或气溶胶进口4。

若检测实验动物在其他有毒有害气体或气溶胶中的呼吸功能，空气进口5与外界空气压缩机连接，其他气体或气溶胶进口4与外界其他气源或气溶胶发生器连接，总出口3与外界废气处理装置连接。若其他气体或气溶胶无毒无害，则总出口3可以保持敞开。

打开电源开关14，拧动手阀并拉出推拉板8，数字式电压检测继电器18显示二氧化碳传感器38输出的模拟电压。

当模拟电压读数稳定时，设置数字式电压检测继电器18的检测阀值。

通过USB数据线分别将二氧化碳数据USB母口15、呼吸视频USB母口16与电脑连接，打开串口调试软件和视频软件。

分别控制实验动物的四肢，将其腕部递入到脚镊41的固定环42中，拉动指环43并顺箭头方向滚动滚轮46，透过透明塑料观察固定环42收缩，使其既不会压迫组织致使红肿，又不会被挣脱。

将固定实验动物的脚镊41吸到磁性边框25上，将磁性边框25卡入载物台26使实验动物腹面向下。

将推拉板8完全推入呼吸信号检测舱24并拧动封闭使舱内封闭。

通过串口调试软件开始读取二氧化碳传感器38发送的数字信号，通过视频软件控制摄像头采集呼吸视频。

当指示灯20亮起，数字式电压检测继电器18达到检测阀值，抄写通电时间计时器19显示的时间。在电脑上保存二氧化碳传感器38发送的数字信号和采集到的呼吸视频。

检测结束后拧动手阀10并拉开推拉板8，从载物台26上取下磁性边框25。

拉动指环43并滚动滚轮46，从实验动物四肢上取下脚镊。

用75％乙醇水溶液擦拭载物台26。

在电脑上根据具体硬件的UART通讯协议对数字信号进行解析和计算，应用MATLAB软件对呼吸视频进行分析。

计算实验动物肺气体交换能力系数和稳定系数。

提供对本发明的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然，许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途，由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由权利要求及其等同物所限定。

Claims (14)

1.一种肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述检测装置包括实验动物限位装置、呼吸信号检测舱、二氧化碳检测装置和呼吸视频拍摄装置,

其中所述实验动物限位装置包括用于固定动物四肢的脚镊(41)、磁性边框(25)、推拉板(8)和固定在推拉板(8)上的载物台(26)，以及

所述脚镊包含磁性金属(47)，从而使脚镊(41)能够被吸引到磁性边框(25)上。

2.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述磁性金属(47)为铁，或所述脚镊包括可调节大小的固定环(42)。

3.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述呼吸信号检测舱包括用于与外界进行气体交换的空气进口(5)、其他气体或液体气溶胶进口(4)和总出口(3)，以及控制上述进口或出口连通或关闭的三通微型电动阀(40)。

4.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述二氧化碳检测装置包括通电时间计时器(19)、与呼吸信号检测舱依靠总出口(3)管道密闭连通的二氧化碳传感器(38)、轴流风扇(37)、偏流板(39)、数字式电压检测继电器(18)和半导体除湿管(36)。

5.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述呼吸视频拍摄装置为摄像头(28)。

6.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述呼吸视频拍摄装置采集的视频通过接口(16)储存在与之连接的电脑上。

7.如权利要求6所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，用MATLAB软件对所述呼吸视频拍摄装置采集的视频进行处理。

8.如权利要求1所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述实验动物为哺乳动物。

9.如权利要求2所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述实验动物限位装置中的磁性边框(25)的间距大小可调，以满足对不同个体大小的实验动物的检测，磁性边框(25)的组成材料为永久性磁铁。

10.如权利要求3所述的肺气体交换功能光电式检测装置，特征在于，所述呼吸信号检测舱的底部是透明的。

11.如权利要求4所述的肺气体交换功能光电式检测装置，特征在于，所述载物台(26)的台面和呼吸信号检测舱的底部由透明材料构成。

12.如权利要求11所述的肺气体交换功能光电式检测装置，特征在于，所述透明材料为透明玻璃。

13.如权利要求4所述的肺气体交换功能光电式检测装置，特征在于，所述呼吸视频拍摄装置透过透明的所述载物台(26)的台面和呼吸信号检测舱的底部采集实验动物的腹面一侧的呼吸视频。

14.如权利要求8所述的肺气体交换功能光电式检测装置，其特征在于，所述哺乳动物为大鼠或小鼠。