JP6817677B1 - Bioreactors, bioreactor manufacturing methods, and disposable bags used in bioreactors - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のSUS製のバイオリアクターは滅菌設備に費用がかかり、また、シングルユースバイオリアクターも高価であるという問題点があった。【解決手段】本発明のバイオリアクターは、開口部を有する、内容物が容れられる使い捨てバッグと、該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入されるバイオリアクター設備とよりなる。また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌である。また、前記バッグを固定するための収納容器を更に有する。また、前記蓋設備は、ステンレス製である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To have a problem that a conventional SUS bioreactor is expensive for sterilization equipment and a single-use bioreactor is also expensive. A bioreactor of the present invention sterilizes a disposable bag having an opening and containing contents, a reusable lid device that seals and closes the opening of the bag, and the inside of the bag. It comprises a sterilization means, and the lid equipment comprises a lid body and a bioreactor equipment provided on the lid body and inserted into the bag. Further, the sterilization means is sterilization by irradiation with ultraviolet rays. It also has a storage container for fixing the bag. The lid equipment is made of stainless steel. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、バイオリアクター、特に、微生物やカビ系培養を行うバイオリアクターに関するものである。 The present invention relates to a bioreactor, particularly a bioreactor for culturing microorganisms and molds.
例えば、培養容器内で撹拌しながら微生物やカビ系培養を行うバイオリアクター(生物反応装置)に関して、このバイオリアクターを構成する撹拌培養容器や、これに付帯する撹拌翼や配管などのバイオリアクター設備は、主にステンレス(SUS)製が用いられている。 For example, regarding a bioreactor (biological reaction device) that cultivates microorganisms and molds while stirring in a culture vessel, the bioreactor equipment that constitutes this bioreactor and the stirring blades and pipes that accompany it are , Mainly made of stainless steel (SUS) is used.
このステンレス製バイオリアクターの滅菌方法は、高温スチーム滅菌(SIP)と、薬液洗浄滅菌(CIP)が一般的であり、そして、スチームの運用には、圧力容器が必要となる。 The sterilization method of this stainless steel bioreactor is generally high temperature steam sterilization (SIP) and chemical washing sterilization (CIP), and a pressure vessel is required for steam operation.
更に、コンタミを防ぐため、全SUS配管内の滅菌も必要であり、スチームをはじめ、様々なユーティリティが求められ、バイオリアクター以外に、様々な設備が必要となる。 Furthermore, in order to prevent contamination, it is necessary to sterilize all SUS pipes, various utilities such as steam are required, and various equipment other than the bioreactor is required.
このため、培養装置のコストが嵩み、運用も面倒な作業が多く、操作ミスのリスクも高かった。 For this reason, the cost of the incubator is high, the operation is troublesome, and the risk of operation error is high.
そのため、動物細胞培養などでは、これらの問題を解決し、上記のようなユーティリティの無い簡素な部屋でも運用が可能なシングルユースバイオリアクターが製品化され、一般的となっている。 Therefore, in animal cell culture and the like, a single-use bioreactor that solves these problems and can be operated even in a simple room without a utility as described above has been commercialized and has become common.
このシングルユースバイオリアクターは、SUS製タンクを持たずに、柔軟素材の可撓性のある合成樹脂製 (ポリエチレンなどのプラスチック製、エラストマー製)の使い捨て(シングルユース)バッグなどの可撓性バッグが用いられ、このバッグ内にバイオリアクター設備が、前記バッグに一体化して設けられ、全体が使い捨てになる。 This single-use bioreactor does not have a SUS tank, but a flexible bag such as a disposable (single-use) bag made of flexible synthetic resin (plastic such as polyethylene, elastomer) made of flexible material. It is used, and a bioreactor facility is integrally provided in the bag, and the whole is disposable.
そして、このバッグを事前に滅菌(γ滅菌)し、バッグ内の密閉を保つ構造とした使い捨てとすることで、SUS製リアクターの様な複雑な構造や滅菌システムの構築が必要なくなる。 By sterilizing this bag in advance (γ sterilization) and making it disposable with a structure that keeps the inside of the bag sealed, it is not necessary to construct a complicated structure or sterilization system such as a SUS reactor.
また、バッグに設けられた配管も柔軟素材のチューブで無菌接続が可能となり、コンタミリスクの低減と共に、運用も非常に楽になった。 In addition, the piping provided in the bag can be aseptically connected with a tube made of a flexible material, which reduces the risk of contamination and makes operation extremely easy.
例えば、シングルユースバイオリアクターとしては、例えば、特許文献1がある。
For example, as a single-use bioreactor, there is, for example,
しかしながら、このような使い捨ての密閉バイオリアクターは非常に高価であり、生産物の付加価値が高いものであれば採算が採れるが、生産物の付加価値が低く、ローコスト・ 大量生産が求められる微生物やカビ系培養での運用は困難であった。 However, such disposable sealed bioreactors are very expensive, and if the added value of the product is high, it is profitable, but the added value of the product is low, and microorganisms that require low cost and mass production It was difficult to operate in mold culture.
また、メーカーがバイオ事業に新規参入する場合、最終生産容量が数十トン〜200トンとなるPILOT検討に多額の開発費が必要となり、SUS設備に対する投資がネックとなっていた。 In addition, when a manufacturer newly enters the biotechnology business, a large amount of development cost is required to consider PILOT with a final production capacity of several tens of tons to 200 tons, and investment in SUS equipment has become a bottleneck.
本発明は、低コストで微生物系及びカビ系培培養と可能とするPILOTシングルユースバイオリアクターを提供するものである。 The present invention provides a PILOT single-use bioreactor that enables microbial and fungal culture at low cost.
前記の目的を達成すべく、本発明のバイオリアクターは、開口部を有する、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグと、該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、
前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the bioreactor of the present invention includes a bag-shaped disposable bag having an opening for containing the contents, and a reusable lid facility for sealing and closing the opening of the bag. It consists of a sterilizing means for sterilizing the inside of the bag.
The disposable bag is not provided with bioreactor equipment required for processing the contents , and the lid equipment is provided on the lid body and the lid body and inserted into the bag to provide the contents. characterized by comprising further a necessary by Ru bioreactor equipment object of processing.
また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であり、前記蓋本体に設けられていることを特徴とする。 Further, the sterilizing unit state, and are sterilized by ultraviolet irradiation, characterized that you have provided to the lid body.
また、前記バッグを収納し固定するための、上端が開口した収納容器を更に有し、該収納容器の上端開口縁の全周に、鍔部が形成されると共に、前記バッグの開口縁の全周に、前記収納容器の鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟まれる鍔部が形成されていることを特徴とする。 Further, a storage container having an open upper end for storing and fixing the bag is further provided , a collar portion is formed on the entire circumference of the upper end opening edge of the storage container, and the entire opening edge of the bag is formed. circumferentially, the flange portion of the container, characterized that you have flange portion is formed to be sandwiched between the lower surface of the lid body.
また、前記蓋設備は、ステンレス製であることを特徴とする。 Further, the lid equipment is made of stainless steel.
また、本発明のバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグは、密閉部材により、開口部が密閉して塞がれた、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグよりなり、該使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、前記密閉部材が取り除かれた後に、蓋本体と該蓋本体に設けられた前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなる蓋設備により、前記バッグの開口部が密閉して塞がれることを特徴とする。 Further, the disposable bag used in the bioreactor of the present invention comprises a bag-shaped disposable bag in which the opening is hermetically closed by a sealing member to accommodate the contents, and the disposable bag is the content. The bioreactor equipment required for the treatment of the above is not provided, and after the sealing member is removed, it is inserted into the lid body and the bag provided on the lid body, and is required for the treatment of the contents. a more becomes a lid and facilities bioreactor equipment are, opening of the bag, characterized in Rukoto closed hermetically.
また、本発明のバイオリアクターの製造方法は、開口部に密閉部材が密閉して塞がれた、内容物が容れられる袋状の使い捨てバッグから、前記密閉部材を取り外し、前記バッグを開口する第一の工程と、前記開口したバッグの開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程と、前記密閉されたバッグ内を滅菌手段により滅菌する第三の工程とよりなり、前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、前記蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a bioreactor of the present invention, the sealing member is removed from a bag-shaped disposable bag in which the contents are contained, and the sealing member is sealed and closed, and the bag is opened. A first step, a second step of sealing and fixing the reusable lid equipment to the opening of the opened bag, and a third step of sterilizing the inside of the sealed bag by sterilization means. Therefore, the disposable bag is not provided with the bioreactor equipment required for processing the contents, and the lid equipment is provided on the lid body and the lid body and inserted into the bag . characterized by comprising further a necessary by Ru bioreactor equipment processing the contents.
また、前記滅菌手段は、紫外線照射による滅菌であり、前記蓋本体に設けられていることを特徴とする。 Further, the sterilizing unit state, and are sterilized by ultraviolet irradiation, characterized that you have provided to the lid body.
また、前記開口したバッグの開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程は、前記バッグを、上端が開口した収納容器に挿入して収納し、該バッグの開口縁の全周に形成された鍔部を、前記収納容器の上端開口縁の全周に形成された鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟みこんで固定することよりなることを特徴とする。 Further, in the second step of sealing and fixing the lid equipment to be reused in the opening of the opened bag, the bag is inserted into a storage container having an open upper end and stored , and the bag is opened. a flange portion formed on the entire circumference of the edge, a flange portion formed on the entire circumference of the upper end opening edge of the container, and wherein Rukoto such than to fix by sandwiching by the lower surface of the lid body To do.
また、前記蓋設備は、ステンレス製であることを特徴とする。 Further, the lid equipment is made of stainless steel.
本発明によれば、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。 According to the present invention, it becomes possible to provide a bioreactor having a simple structure and a low cost.
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。 Examples of embodiments for carrying out the present invention are shown below.
本発明の実施例1を図1〜図5によって説明する。 Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
本発明のバイオリアクターは、図1に示すように、微生物やカビ系などの培養物と培養液等からなる内容物が容れられる、上端が開口した袋状の使い捨てバッグ(シングルユースバッグ)1と、前記バッグ1を起立させて収納し、固定する収納容器2と、前記バッグ1の上端の開口部に密閉(気密、液密)して塞いで固定される、滅菌することにより、リユース(再使用)される、例えば、ステンレス製(SUS製)の蓋設備3とよりなり、該蓋設備3は、前記バッグ1の上端に密閉して固定される蓋本体4と、該蓋本体4に設けられ、前記バッグ1内に挿入される、前記バッグ1内の内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備5とよりなる。
As shown in FIG. 1, the bioreactor of the present invention includes a bag-shaped disposable bag (single-use bag) 1 having an open upper end, which contains contents composed of a culture such as microorganisms and molds and a culture solution. , The
前記使い捨てバッグ1は、使用前は滅菌済み(例えば、EOG滅菌、γ滅菌)であり、使用後は、洗浄して再使用することはなく破棄され、次の使用には、他の使い捨てバッグ1が新たに設けられ使用される。
The
該バイオリアクター設備5としては、例えば、前記バッグ1内の内容物を撹拌する、撹拌軸6a及び撹拌翼6bなどからなるステンレス製の撹拌手段6や、バッグ1内外に液体・気体を供給・排出したり、内容物を加熱・冷却したりするためのステンレス製の配管7や、スパージャーや、バッフル(図示せず)などがある。
The
また、前記収納容器2は、例えば、上端が開口した、有底筒体からなり、床13や載置台等に載置や固定され、収納した可撓性のあるバッグ1を固定し、バイオリアクター処理ができるようにする。
Further, the
前記バッグ1は、上端が開口した、例えば、可撓性のある合成樹脂製の有底筒状の容器であり、該バッグ1の上端開口部は、前記蓋設備3が固定される前の状態においては、図2に示すように、該バッグ1内が汚染されないように、前記バッグ1内に、例えば、気体が封入されて膨らんだ状態で、例えば、滅菌フィルム8などのフィルム状の密閉部材により塞がれて固定され、密閉される。
The
そして、前記バッグ1の使用時には、該滅菌フィルム8が前記バッグ1から取り除かれ、前記蓋設備3が装着できるようになる。
Then, when the
なお、該バッグ1の上端開口縁1a全周には、半径方向外方に延びる鍔部9が形成され、また、前記収納容器2の上端開口縁2aの全周には、半径方向外方に延びる鍔部10が形成され、前記バッグ1の鍔部9が、前記収納容器2の鍔部10と、前記蓋本体4の下面とで挟まれて、前記バッグ1内が密閉されるようになる。
A collar portion 9 extending outward in the radial direction is formed on the entire circumference of the upper end
また、前記バッグ1の容量は、例えば、10L〜2000L程度までを対象とするが、製作可能な限り大容量まで対応できる。
Further, the capacity of the
また、前記蓋設備3は、滅菌手段により滅菌して、再利用できるようにステンレス(SUS)製が好ましいが、蓋設備3が再利用できる金属であれば、特に限定はない。
The
また、前記蓋本体4には、前記バッグ1内を滅菌するための滅菌手段11を設ける。該滅菌手段11としては、例えば、紫外線ランプなどの紫外線照射装置があり、該紫外線照射装置は、例えば、前記蓋本体4を貫通して設け、前記バッグ1内に紫外線を照射できるように形成する。該照射される紫外線は、例えば、深紫外線(波長:200nm〜300nm)が好ましく、特に、波長265nm付近の深赤外線は、DNAに吸収されやすく、遺伝子情報を消失する効果が確認されているため、好ましい。
Further, the
また、前記収納容器2には、前記バッグ1内を滅菌するための滅菌手段12を設ける。該滅菌手段12としては、例えば、紫外線ランプなどの紫外線照射装置があり、該紫外線照射装置は、例えば、前記収納容器2の周面や、底面に設け、前記バッグ1内に紫外線を照射できるように形成する。該照射される紫外線は、例えば、深紫外線(波長:200nm〜300nm)が好ましく、特に、波長265nm付近の深赤外線は、DNAに吸収されやすく、遺伝子情報を消失する効果が確認されているため、好ましい。
Further, the
なお、かかる場合、前記バッグ1は、紫外線が通過する材料、または、透明、半透明である。
In such a case, the
なお、14は培養制御装置を示し、該培養制御装置14は、前記撹拌手段6や、前記配管7内の液体や気体の流動を制御するなどして、前記バッグ1内の内容物の培養を制御する。
なお、前記収納容器2は省略してもよい。
The
また、前記滅菌手段11及び滅菌手段12とは、いずれか一方のみであってもよい。また、前記蓋本体12や、収納容器2から分離したものでもよい。
Further, the sterilization means 11 and the sterilization means 12 may be only one of them. Further, it may be separated from the lid
次に、本発明のバイオリアクターの製造方法と効果を説明する。 Next, the method and effect of producing the bioreactor of the present invention will be described.
本考案のバイオリアクターは、使用前においては、シングルユースバッグ1と、収納容器2と、蓋設備3とは、別々に設けられている。
In the bioreactor of the present invention, the single-
前記シングルユースバッグ1は、滅菌済み(例えば、EOG滅菌、γ滅菌)で、低価格なものである。
The single-
また、使用前において、該バッグ1には、滅菌フィルム8が装着されている。
Further, before use, the
そして、バイオリアクターを組み立てるために、まず、前記シングルユースバッグ1から前記滅菌フィルム8を取り外し、上端を開放し、前記収納容器2に挿入し、前記バッグ1の鍔部9を、前記収納容器2の鍔部10が受けるようにする。
Then, in order to assemble the bioreactor, first, the sterilizing
そして、前記蓋設備3を、前記バイオリアクター設備5が前記バッグ1内に入るように挿入し、該蓋本体4の下面外周部と、前記収納容器2の鍔部10とにより、前記バッグ1の鍔部9を挟み込んで、前記収納容器2の鍔部10と前記蓋本体4を固定することにより、前記バッグ1と前記蓋設備3とを密閉して固定するようにする。
Then, the
なお、前記収納容器2を用いない場合には、前記バッグ1の鍔部9と前記蓋本体4とを固定するようにする。
When the
この組立時に、即ち、滅菌フィルムが剥がされた時に、一旦、非滅菌となり、滅菌環境だった前記バッグ1内が汚染される可能性があるが、前記バッグ1と前記蓋設備3とを固定した後に、前記滅菌手段11、12により、前記バッグ1内を一定時間紫外線照射して、滅菌を行うようにする。
At the time of this assembly, that is, when the sterilization film was peeled off, the
かかる紫外線照射は、例えば、半日から1日かけて滅菌を行う。 Such ultraviolet irradiation is sterilized for, for example, half a day to one day.
そして、滅菌された前記バッグ1により、前記内容物を培養等使用するようにする。
Then, the contents are used for culturing or the like in the sterilized
そして、使用後は、前記バッグ1から蓋設備3を取り外し、前記バッグ1のみ破棄し、バイオリアクター装置5の付帯設備の付いた蓋設備3は、再利用のために滅菌施工処理をした後、新しいバッグ1に取り付け、次の工程等へ移行するようにする。
After use, the
例えば、使用後は、前記蓋設備3は、昇降装置等により上昇させて、前記バッグ1を取り外し、該昇降装置を洗浄した後、下降させて、新しいバッグ1にシール等により密封するようにする。
For example, after use, the
なお、前記バッグ1を前記収納容器2に収納するのは、滅菌フィルムを取り外す前であってもよく、または、前記バッグ1に前記蓋設備3を装着した後であってもよい。
The
本発明によれば、袋状部分のバッグ1のみを使い捨てとし、付帯設備のある蓋設備は、再利用するようにし、バッグ1と蓋設備3との設置時の汚染については、前記紫外線照射により、槽内滅菌を行うことにより、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。
According to the present invention, only the
また、使い捨てバッグ1は、単なる袋状で、チューブ等の接続がなく、既に滅菌済み(例えば、EOG滅菌、γ滅菌)で低価格であり、滅菌不要なので、構造が簡単で、低コストのバイオリアクターを提供することができるようになる。
In addition, the
更に、培養準備が簡素化されるため、オペレーターの負荷が軽減される。 Furthermore, since the culture preparation is simplified, the load on the operator is reduced.
また、バイオリアクターの設置場所を選ばず、通常の事務所での運用も可能となり、バイオリアクター以外の設備費が必要ではなくなる。 In addition, the bioreactor can be installed anywhere and can be operated in a normal office, eliminating the need for equipment costs other than the bioreactor.
本発明のバイオリアクターは、医療品関係、食品関係等における撹拌に利用される。 The bioreactor of the present invention is used for stirring in medical products, foods, and the like.
1 シングルユースバッグ
1a 上端開口縁
2 収納容器
2a 上端開口縁
3 蓋設備
4 蓋本体
5 バイオリアクター設備
6 撹拌手段
6a 撹拌軸
6b 撹拌翼
7 配管
8 滅菌フィルム
9 鍔部
10 鍔部
11 滅菌手段
12 滅菌手段
13 床
14 培養制御装置
1 Single-
Claims (9)
該バッグの開口部を密閉して塞ぐ、再使用される蓋設備と、
前記バッグ内を滅菌する滅菌手段とよりなり、
前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、
該蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とするバイオリアクター。 A bag-shaped disposable bag with an opening that can hold the contents,
Reused lid equipment that seals and closes the opening of the bag,
It consists of a sterilization means for sterilizing the inside of the bag.
The disposable bag is not equipped with the bioreactor equipment required to process the contents.
Lid facility, a lid body, provided in the lid body, said inserted into the bag, a bioreactor characterized by comprising more required and is Ru bioreactor equipment processing the contents.
該収納容器の上端開口縁の全周に、鍔部が形成されると共に、前記バッグの開口縁の全周に、前記収納容器の鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟まれる鍔部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバイオリアクター。 It also has a storage container with an open top for storing and fixing the bag .
A collar portion is formed on the entire circumference of the upper end opening edge of the storage container, and a collar portion sandwiched between the collar portion of the storage container and the lower surface of the lid body is formed on the entire circumference of the opening edge of the bag. the bioreactor of claim 1 or 2 is formed, characterized in Rukoto.
該使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、
前記密閉部材が取り除かれた後に、蓋本体と該蓋本体に設けられた前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなる蓋設備により、前記バッグの開口部が密閉して塞がれることを特徴とするバイオリアクターに用いられる使い捨てバッグ。 It consists of a bag-shaped disposable bag that can hold the contents, with the opening sealed and closed by a sealing member.
The disposable bag is not equipped with the bioreactor equipment required to process the contents.
After the sealing member is removed, the bag is opened by a lid facility that is inserted into the lid body and the bag provided on the lid body and comprises a bioreactor facility required for processing the contents. disposable bag for use in bioreactor section is characterized Rukoto closed hermetically.
前記開口したバッグの開口部に、再使用される蓋設備を密閉して固定する第二の工程と、
前記密閉されたバッグ内を滅菌手段により滅菌する第三の工程とよりなり、
前記使い捨てバッグは、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備が設けられておらず、
前記蓋設備は、蓋本体と、該蓋本体に設けられ、前記バッグ内に挿入され、前記内容物の処理に必要とされるバイオリアクター設備とよりなることを特徴とするバイオリアクターの製造方法。 The first step of removing the sealing member from the bag-shaped disposable bag containing the contents and opening the bag, in which the sealing member is sealed and closed in the opening.
A second step of sealing and fixing the reusable lid equipment to the opening of the opened bag,
It consists of a third step of sterilizing the inside of the sealed bag by sterilization means.
The disposable bag is not equipped with the bioreactor equipment required to process the contents.
The lid facility, a lid body, provided in the lid body, is inserted into the bag, a manufacturing method of the bioreactor characterized by comprising more necessary and are Ru bioreactor equipment processing the contents.
前記バッグを、上端が開口した収納容器に挿入して収納し、
該バッグの開口縁の全周に形成された鍔部を、前記収納容器の上端開口縁の全周に形成された鍔部と、前記蓋本体の下面とにより挟みこんで固定することよりなることを特徴とする請求項6または7に記載のバイオリアクターの製造方法。 The second step of sealing and fixing the reusable lid equipment to the opening of the opened bag is
The bag is inserted into a storage container with an open upper end and stored .
A flange portion formed on the entire circumference of the opening edge of the bag, and a flange portion formed on the entire circumference of the upper end opening edge of the container, that Do than be fixed by sandwiching by the lower surface of the lid body The method for producing a bioreactor according to claim 6 or 7, wherein the bioreactor is manufactured.
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