生物人工肝支持系统（Bioartificial Liver Support System，BALSS）通过体外培养肝细胞进行生物解毒、合成、代谢，起到暂时替代肝衰竭患者病肝的功能，为患者过渡到自体肝细胞再生或肝移植提供了宝贵的时间。本文围绕氧气与在生物反应器内被培养肝细胞功能活性的密切关系进行了探讨。系统地研究了BALSS中的供气问题，为新型生物反应器设计了高效气-液传质微循环及与之配套的自动控制系统。通过系统仿真和氧气吸收实验，验证了该设计的正确与先进。本文首先研究了生物反应器中气-液传质的机理，分析了气体吸收以及气泡在水中上升溶解的过程，对分体双循环生物反应器提出了一种采用膜式法的优化供气方案。然后利用中空纤维膜设计了专用于BALSS生物反应器的曝气系统，进行了氧气吸收实验，获得了中空纤维膜的吸收特性。并且针对实验中遇到的气泡问题进行分析，实现了向生物反应器的高效、无泡供氧。最后，对膜式吸收器和肝细胞的耗氧规律进行简化，得到了曝气系统的理想模型，利用BP神经网络PID算法对曝气系统进行控制。在Matlab/Simulink环境下建立了曝气自动控制系统的仿真模型，研究了不同情况下曝气系统的响应特性。结果表明，基于BP神经网络PID算法的曝气系统具有响应快、超调量小、误差精度高、抗干扰能力强的特点。为BALSS进行更复杂生化过程的调控做出了初步探索。