本发明公开了一种用于非麻醉状态下人体超极化气体呼吸系统装置，该装置包含控制台（1）、I/O接口（2）、四个电磁阀（5、8、11、14）、四个固态继电器（3、7、10、12）、两通气控阀（16）、三通变向气控阀（20）、三个气体流量计（4、9、19），两个氮气瓶（13、15）、超极化气体采样袋（17）、密封有机玻璃盒（18）和氧气瓶（6）。由控制台通过I/O接口控制固态继电器通断电磁阀，电磁阀开关气控阀控制人体每次吸入和呼出气体的状态。本发明结构简单，控制方便，能使人体在非麻醉状态下可以精确地吸入并呼出恒定体积的超极化气体，可多次呼吸并重复采样。