适合的溶解氧浓度对细胞生长非常重要并且控制难度大，尤其在高密度培养细胞时，充足的氧气传输一直被认为是保持细胞活性与功能的限制性因素。研制参数（溶解氧浓度、pH值和温度等）可控的生物反应器是构建性能优良的生物人工肝支持系统的关键。针对不同结构的反应器，研究者们提出了不同方法解决细胞供氧问题。但是对于本课题中采用的用于生物人工肝支持系统的往复旋转的反应器而言，当用氧载体为高密度培养的肝细胞供氧时，氧载体的需求量以及此时生物反应器基质流速、进气量、氧气源压强等参数的调控还需要进一步研究。因此本课题主要研究对上述运行参数的调节以及溶解氧浓度的精确控制。 针对本课题中往复旋转的生物反应器（后面简称反应器），首先采用Fluent软件进行了溶解氧浓度的二维分布仿真。当反应器旋转周期和入口速度不同时，对反应器中的氧载体分布进行分析，理论上得出了有利于反应器中溶解氧浓度分布的最优运行参数。选择全氟化碳（PFC）乳化剂作为氧载体进行实验，验证了氧载体乳化剂的氧合效率，同时得出了有效提高氧合效率的系统运行参数的实验值，并且与前面的理论数据相符。最后利用前面的实验结果，用最小二乘的方法预估了控制对象的参数，通过广义预测控制的Matlab仿真结果显示，此种控制方法超调量小，精度高，反应时间较快，可以满足反应器中溶解氧浓度控制要求。