CN104789686A - 检测染色体非整倍性的试剂盒和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测染色体非整倍性的试剂盒和装置。该装置包括以下模块：检测模块用于对待测样本进行高通量测序得到测序数据；第一判断模块用于对染色体以切分成窗口的形式进行计算得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；第一计算模块用于计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；第二判断模块：用于判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；第一确定模块，用于确定染色体的拷贝数存在非整倍性。该检测装置检测染色体非整倍性的准确度更高。

Description

检测染色体非整倍性的试剂盒和装置

技术领域

本发明涉及生物医药领域，具体而言，涉及一种检测染色体非整倍性的试剂盒和装置。

背景技术

胎儿游离DNA(cff-DNA)自从1997被Lo发现至今已经有将近20个年头，正是这项发现为许多无创的产前检测方法(NIPT)提供了可能。无创的产前检测方法主要有以下两方面优势：第一方面：NIPT无需承担任何流产风险，而临床上通过羊水穿刺和脐穿等有创方式进行的染色体核型分析则会带来约1/200的流产风险，也有研究表明过早的脐穿还可能造成胎儿位置倾斜；第一方面：NIPT可以最早于孕周8周时进行检测，更早地给出风险判断，减少引产给孕妇带来的风险。

正是这些优势使得无创产前相关的研究方法日新月异，应用范围越来越广，现有的方法比如NIPT胎儿染色体非整倍性检测，NIPT胎儿单基因病检测，NIPT胎儿CNV检测，NIPT胎儿全基因组检测，NIPT胎儿亲子鉴定等等。

目前，在所有NIPT的应用中，应用最广泛也相对最成熟的当属胎儿染色体非整倍性检测。在对胎儿染色体非整倍性检测的众多算法中，Chui于2008年发明的基于高通量测序(MPS)的方法被认为临床使用中合适的，已经展现了它的稳健性。对于唐氏综合征，假阳性率(FPR)可以达到0.443％，假阴性率(FNR)低至0.004％；对于爱德华综合症，FPR则为0.22％，FNR为0.025％。

虽然上述方法已经达到一个极低的错误率，但仍存在判断错误的风险。因此，仍需要对现有的检测装置或试剂盒进行改进，以尽可能降低检测的错误率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种检测染色体非整倍性的试剂盒和装置，以降低检测的假阳性率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种检测染色体非整倍性的装置，该装置包括：检测模块：用于对来源对孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到包含所有染色体的测序数据；第一判断模块：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；第一计算模块，用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；第二判断模块：用于在初步判断染色体存在非整倍性的情况下，判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；第一确定模块，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体存在非整倍性。

进一步地，第二判断模块中还包括：拟合计算子模块：用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，第一浓度值为f1，第二浓度值为f2；第一拟合判断子模块：在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；第二拟合判断子模块：在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

进一步地，第一判断模块还包括：第一覆盖度计算子模块：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，得到各染色体的矫正前覆盖度；单一序列计算子模块：用于对待测孕妇在各窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；拷贝数异常片段查询子模块：用于在测序数据中查询300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；拷贝数异常片段确定子模块：用于将从测序数据中查询得到的300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；α第一计算子模块：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，其中，参数α是指孕妇的拷贝数异常片段对各染色体的矫正前覆盖度的影响；

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(1\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；α第二计算子模块：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(2\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；f表示待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度且假定胎儿游离DNA的浓度f小于50％；矫正子模块：用于利用对各染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各染色体的矫正前覆盖度，x'代表各染色体的矫正后染色体覆盖度；第二覆盖度计算子模块：用于利用各染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；染色体非整倍性初步判断子模块：用于根据Z_aneu值是否大于等于3来判断染色体是否具有非整倍性；初步确定子模块：用于在Z_aneu值大于等于3的情况下，确定染色体具有非整倍性。

进一步地，第一覆盖度计算子模块中还包括：染色体窗口切分单元：用于对测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口；第一覆盖度计算单元：用于以相等大小的窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的矫正前覆盖度。

进一步地，染色体窗口切分单元中，每个窗口的大小为100Kb，且相邻两个窗口之间的覆盖度为50％。

进一步地，单一序列计算子模块包括：单一序列统计单元：用于根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量；单一序列的矫正单元：用于根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度；单一序列Z值计算单元：用于对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。

进一步地，第二覆盖度计算子模块中Z_aneu按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种检测染色体非整倍性的试剂盒，该试剂盒包括：检测试剂和检测器械：用于对待测孕妇的外周血游离DNA进行高通量测序，以得到包含所有染色体的测序数据；染色体非整倍性初步判断器械：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；第一计算器械：用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；第二计算器械：用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；染色体非整倍性判断器械：用于在初步判断染色体存在非整倍性的情况下，判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被y＝x曲线所拟合；染色体非整倍性确定器械，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性。

进一步地，染色体非整倍性判断器械中还包括：拟合计算部件：用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，第一浓度值为f1，第二浓度值为f2；第一拟合确定部件：在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；第二拟合确定部件：在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

进一步地，染色体非整倍性初步判断器械中，还包括：第一覆盖度计算部件：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的矫正前覆盖度；单一序列计算部件：用于对待测孕妇在各窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；拷贝数异常片段查询部件：用于在测序数据中查询300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；拷贝数异常片段确定部件：用于将从测序数据中查询得到的300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；α第一计算部件：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，参数α为孕妇的拷贝数异常片段对各染色体的矫正前覆盖度的影响，

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(1\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；α第二计算部件：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(2\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；f表示待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度且假定胎儿游离DNA的浓度f小于50％；矫正部件：用于利用对各染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各染色体的矫正前覆盖度，x'代表各染色体的矫正后染色体覆盖度；第二覆盖度计算部件：用于利用各染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；染色体非整倍性初步判断部件：用于根据Z_aneu值是否大于等于3来判断染色体是否具有非整倍性；初步确定部件：用于在Z_aneu值大于等于3的情况下，确定染色体具有非整倍性。

进一步地，第一覆盖度计算部件中还包括：染色体窗口切分元件：用于对测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口；第一覆盖度计算子元件：用于以相等大小的窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的校正前覆盖度。

进一步地，染色体窗口切分元件中，每个窗口的大小为100Kb，且相邻两个窗口之间的覆盖度为50％。

进一步地，单一序列计算部件包括：单一序列统计元件：用于根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量；单一序列的矫正元件：用于根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度；单一序列Z值计算元件：用于对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。

进一步地，第二覆盖度计算部件中，Z_aneu按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。

应用本发明的技术方案，通过借助于第一计算模块和第二计算模块，得到两种计算方式得到的待测样本中胎儿DNA的浓度值，并通过第二判断模块判断两个浓度值能否被曲线y＝x所拟合，进一步判断初步判断结果的真实性，并在能够拟合的情况下，由第一确定模块来确定染色体存在非整倍性。当第一浓度值和第二浓度值能被曲线y＝x所拟合时，说明用于计算的数据的波动性小，初步判断的结果是真实的，进而通过第一确定模块确定染色体确实存在非整倍性；但两个浓度值不能被曲线y＝x所拟合时，说明此时的数据波动较大，数据不可信，进而判断得到的染色体的拷贝数存在非整倍性的结论也不可信，但这并不表明该染色体一定不存在非整倍性。本发明的上述装置能够从统计学意义上确认两种计算方法得到的胎儿DNA浓度是否相等，大大提高检测准确度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种典型实施方式中染色体非整倍性的检测装置的结构示意图；

图2A和图2B示出了本发明的实施例1中样本检测结果示意图，其中，图2A是散点图，图2B是密度分布图；以及

图3示出了根据本发明的实施例2对样本EK01875和BD01462在21号染色体上的非整倍性的矫正结果示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，所有Z值是指统计学中的Z检验的计算值，是用于大样本(即样本容量大于30)平均值差异性检验的方法。它是用标准正态分布的理论来推断差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著。

比对率是指窗口内的测序序列比对到基因组参考序列上的比率。由于测序序列可能同时比对到基因组参考序列上的多个位置，可能并不是唯一的测序序列，所以，窗口内的测序序列比对率是大于单一序列的比对率的。

标准化处理是指对矫正后的值进行(x-u)/sd(x-u)处理，其中x为矫正后的值，u为x的均值，sd为标准差。

本发明的发明人通过对现有方法进行大量分析，发现至少存在以下三种导致NIPT判断错误的可能性：

首先，Lo在1998年发现cff-DNA是来源于胎盘的，这意味着如果胎盘出现嵌合(CPM)时，我们将难以通过NIPT的结果准确地估计胎儿情况，结果容易失准；其次，如果孕妇自身存在一定的CNV的话，基于MPS统计coverage并转化为Z值的方法将失准。因为当孕妇存在Duplication时，比对到染色体上的相对Unique Reads数将变多，而coverage的升高则会使Z值变大，从而增加假阳性的风险。反之，如果孕妇存在deletion时，Z值将降低，增加假阴性的风险。而且在之前的一些研究中也表明，CPM和孕妇CNV是造成假阳性判断的重要原因。最后，在计算染色体coverage或是利用GC含量矫正coverage的过程中可能出现的数据波动情况，导致产生误差。

为此，在对上述染色体非整倍性判断错误的原因进行综合分析的基础上，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种检测染色体非整倍性的装置，如图1所示，该装置包括以下模块：检测模块：用于对来源对孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到包含所有染色体的测序数据；第一判断模块：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；第一计算模块，用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；第二判断模块：用于当初步判断染色体存在非整倍性时，判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；第一确定模块，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性。

本发明的上述装置通过执行检测模块对来源对孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到包含所有染色体的测序数据，然后执行第一判断模块，对对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；接着执行第一计算模块，根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；同时执行第二计算模块，根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；然后执行第二判断模块，在初步判断染色体存在非整倍性的情况下，判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；然后执行第一确定模块，在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性。

上述装置通过借助于第一计算模块和第二计算模块，得到两种计算方式得到的待测样本中胎儿DNA的浓度值，并通过第二判断模块判断两个浓度值能否被曲线y＝x所拟合，进一步判断初步判断结果的真实性，并在能够拟合的情况下，由第一确定模块来确定染色体存在非整倍性。当第一浓度值和第二浓度值能被曲线y＝x所拟合时，说明用于计算的数据的波动性小，初步判断的结果是真实的，进而通过第一确定模块确定染色体确实存在非整倍性；但两个浓度值不能被曲线y＝x所拟合时，说明此时的数据波动较大，数据不可信，进而判断得到的染色体的拷贝数存在非整倍性的结论也不可信，但这并不表明该染色体一定不存在非整倍性。本发明的上述装置能够从统计学意义上确认两种计算方法得到的胎儿DNA浓度是否相等，大大提高检测准确度。

此处要说明的是，本发明的上述模块作为装置的一部分可以运行在一个计算终端中，可以利用该计算机终端所提供的处理器来执行上述检测模块、第一判断模块、第一计算模块、第二计算模块、第二判断模块、第一确定模块以及第二确定模块所实现的技术方案，显而易见的是该计算机终端是硬件实现的设备，处理器也是用于执行程序的硬件装置。而且本发明所提供的各个功能模块可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中运行，也可以作为存储介质的一部分进行存储。

本发明的上述装置中，第二判断模块还包括：拟合计算子模块：用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，第一浓度值为f1，第二浓度值为f2；第一拟合判断子模块：在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；第二拟合判断子模块：在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

此处的M_f是体现离散程度的参数，用来表征两个浓度值之间的差别是否显著。通过上述拟合计算子模块和两个拟合判断子模块能够准确地判断待测样本中的胎儿浓度值是否相等，从而便于确定初步判断的染色体存在非整倍性的情况是否真实。

在本发明的上述装置中，第一判断模块还包括：第一覆盖度计算子模块：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，得到各染色体的矫正前覆盖度；单一序列计算子模块：用于对待测孕妇在各窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；拷贝数异常片段查询子模块：用于在测序数据中查询300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；拷贝数异常片段确定子模块：用于将从测序数据中查询得到的300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；α第一计算子模块：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，参数α是指孕妇的拷贝数异常片段对各染色体的矫正前覆盖度的影响，

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(1\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；α第二计算子模块：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(2\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；f表示待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度且假定胎儿游离DNA的浓度f小于50％；矫正子模块：用于利用对各染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各染色体的矫正前覆盖度，x'代表各染色体的矫正后染色体覆盖度；第二覆盖度计算子模块：用于利用各染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；染色体非整倍性初步判断子模块：用于根据Z_aneu值是否大于等于3来判断染色体是否具有非整倍性；染色体非整倍性初步确定子模块：用于在Z_aneu值大于等于3的情况下，确定染色体具有非整倍性。

本发明的上述第一判断模块中，通过执行拷贝数异常片段查询子模块和拷贝数异常片段确定子模块来首先确认待测样本中孕妇存在拷贝数异常的片段，并通过α第一计算子模块和α第二计算子模块分别计算在不同情况下的α值，然后执行矫正子模块，通过α将母本对胎儿染色体覆盖度的影响进行矫正，从而得到不受母本影响的覆盖度，进而使得第二覆盖度计算子模块的计算结果更准确，从而判断得到的染色体非整倍性也更准确。

需要说明的是，本发明的上述模块作为装置的一部分可以运行在一个计算终端中，可以利用该计算机终端所提供的处理器来执行上述第一覆盖度计算子模块、单一序列计算子模块、拷贝数异常片段查询子模块、拷贝数异常片段确定子模块、α第一计算子模块、α第二计算子模块、矫正子模块、第二覆盖度计算子模块、第一初步确定子模块以及第二初步确定子模块所实现的技术方案，显而易见的是该计算机终端是硬件实现的设备，处理器也是用于执行程序的硬件装置。而且本发明所提供的上述各个功能子模块可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中运行，也可以作为存储介质的一部分进行存储。

在本发明的上述装置中，第一覆盖度计算子模块可以在本领常规的计算模块基础上，根据测序数据的不同经过适当调整得到。在本发明一种优选的实施例中，上述第一覆盖度计算子模块包括：染色体窗口切分单元：用于对测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口；第一覆盖度计算子单元：用于以相等大小的窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的校正前覆盖度。通过本发明的上述单元进行计算，能够得到相对稳健的覆盖度。

而且，显而易见的是，上述单元也是用于可以在移动过终端、计算机终端或类似的运算装置中运行，也可以作为存储介质的一部分进行存储，因而也是用于执行程序的硬件单元。

在本发明一种更优选的实施例中，上述染色体窗口切分单元中，每个窗口的大小为100Kb，且相邻两个窗口之间的重叠度为50％。染色体窗口切分单元将每个窗口分成100Kb的大小的形式，然后执行第一覆盖度计算子单元，利于得到相对稳健的覆盖度，另一方面增加窗口之间的重叠度便于提升检测拷贝数异常片段的精准度，进而提升孕妇拷贝数异常片段的检出效率。

在本发明的上述装置中，单一序列计算子模块包括：单一序列统计单元：用于根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量；单一序列的矫正单元：用于根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度；单一序列Z值计算子单元：用于对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。

本发明的上述单一序列计算子模块，通过首先运行单一序列统计单元，根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量，然后执行单一序列矫正单元，根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度，接着执行单一序列Z值计算子单元，对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。上述单元是在本领域常规的计算和矫正单元的基础上进行的适当调整，是在拷贝数异常片段查询子模块进行查询和拷贝数异常片段确认子模块进行确认的根据和前提，为准确确定待测样本中母本DNA拷贝数异常片段的存在提供判断依据。

而本发明的上述拷贝数异常片段查询子模块和确认子模块，通过查询“测序数据中300kb以上的区域且该区域中80％的窗口Z_CNV值大于等于4或小于等于-4”的片段，使得本发明的上述拷贝数异常确认子模块能够确认检出的可信的孕妇拷贝数异常片段，并利用这些拷贝数异常片段对其所在的染色体的Z值进行修正，进而可以避免因孕妇拷贝数异常片段的检测结果错误而造成假阴性的判断。

在本发明的上述第二覆盖度计算子模块中，Z_aneu按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。通过上述公式计算得到的矫正后的Z_aneu值能更准确地反映染色体的非整倍性，使得检测结果更准确。

需要说明的是，本发明的上述装置中的各模块、子模块和单元作为装置的一部分可以运行在一个计算终端中，可以利用该计算机终端所提供的处理器来执行上述各模块、子模块和单元所实现的技术方案，显而易见的是该计算机终端是硬件实现的设备，处理器也是用于执行程序的硬件装置。而且本发明所提供的各个功能模块、子模块和单元可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中运行，也可以作为存储介质的一部分进行存储。

在本发明再一种典型的实施方式中，提供了一种检测染色体非整倍性的试剂盒，该试剂盒包括：检测试剂和检测器械：用于对待测孕妇的外周血游离DNA进行高通量测序，以得到包含所有染色体的测序数据；染色体非整倍性初步判断器械：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；第一计算器械：用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；第二计算器械：用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；染色体非整倍性判断器械：用于在初步判断染色体存在非整倍性的情况下，则判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被y＝x曲线所拟合；染色体非整倍性确定器械，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性。

本发明的上述试剂盒中，检测试剂和检测器械可以包括DNA提取、分离、检测、文库构建等各步骤所用到的各种试剂或化学药品；检测器械可以包括1.5mlEP管、PCR管、移液枪、上机所用的96孔板以及上机所用到高通量测序仪等；染色体非整倍性初步判断器械、第一计算器械、第二计算器械、染色体非整倍性判断器械和染色体非整倍性确定器械，包括各种存储在特定存储介质上，并利用计算机终端或移动终端来来执行上述计算、判断或确认功能的硬件模块。

本发明的上述试剂盒，通过在利用常规的染色体非整倍性的初步判断器械判断为具有染色体非整倍性时，进一步通过包含染色体非整倍性确认器械，该器械通过借助于两种常用的计算器械，来进一步确认初步判断器械的判断结果的真实性，本发明的上述试剂盒相比现有技术，大大提高检测准确度。

本发明的上述试剂盒中，染色体非整倍性判断器械中还包括：拟合计算部件：用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，第一浓度值为f1，第二浓度值为f2；第一拟合确定部件：在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；第二拟合确定部件：在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。上述拟合技术部件、第一拟合确定部件和第二拟合确定部件作为器械的一部分，能够单独或组装成器械执行上述计算和确定功能，因此上述部件也是器械的一个组成。

在本发明的上述试剂盒中，染色体非整倍性初步判断器械还包括：第一覆盖度计算部件：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的矫正前覆盖度；单一序列计算部件：用于对待测孕妇在各窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；拷贝数异常片段查询部件：用于在测序数据中查询300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；拷贝数异常片段确定部件：用于将从测序数据中查询得到的300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；α第一计算部件：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，参数α为孕妇的拷贝数异常片段对各染色体的矫正前覆盖度的影响

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(1\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；α第二计算部件：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(2\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；f表示待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度且假定胎儿游离DNA的浓度f小于50％；矫正部件：用于利用对各染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各染色体的矫正前覆盖度，x'代表各染色体的矫正后染色体覆盖度；第二覆盖度计算部件：用于利用各染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；染色体非整倍性初步判断部件：用于根据Z_aneu值是否大于等于3来判断染色体是否具有非整倍性；初步确定部件：用于在Z_aneu值大于等于3的情况下，确定染色体具有非整倍性。

本发明的上述试剂盒中，染色体非整倍性初步判断器械通过增加了拷贝数异常片段查询部件和拷贝数异常片度确认部件以及矫正部件，且本发明的拷贝数异常片段确认部件不是采用现有技术将母本有拷贝数异常片段直接去除不予考虑的确认部件，而是通过筛选母本染色体上存在的特定大小的拷贝数异常片段来进行确认，并用α第一计算部件和α第二计算部件计算得到母本的拷贝数异常片段对胎儿计算覆盖度的影响，然后通过矫正部件将该拷贝数异常片段对计算各染色体的覆盖度的影响进行矫正，从而使得本发明的染色体非整倍性初步判断器械对染色体的非整倍性的初步判断结果更准确。本发明的上述试剂盒中，参数α的计算公式中的胎儿DNA浓度为本领域常规的计算方法，具体如前述，此处不再赘述。

在本发明的上述试剂盒中，第一覆盖度计算部件可以在本领常规的计算部件基础上，根据测序数据的不同经过适当调整得到。在本发明一种优选的实施例中，上述第一覆盖度计算部件是用于对测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口的形式计算覆盖度，以得到各染色体的矫正前覆盖度。利用这种计算部件进行计算便于得到相对稳健的覆盖度。

在本发明一种更优选的实施例中，上述第一覆盖度计算部件中，每个窗口的大小为100Kb，且相邻两个窗口之间的重叠度为50％。将每个窗口分成100Kb的大小的形式进行计算，一方面利于得到相对稳健的覆盖度，另一方面增加窗口之间的覆盖度可以提升检测拷贝数异常片段的精准度，进而提升孕妇拷贝数异常片段的检出效率。

在本发明的上述试剂盒中，本发明的单一序列计算部件可以在常规的单一序列计算部件的基础上，根据测序数据质量和检测精度的不同，通过适当调整得到。在本发明一种优选的实施例中，上述单一序列计算部件还包括：单一序列统计元件：用于根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量；单一序列的矫正元件：用于根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度；单一序列Z值计算元件：用于对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。

本发明的上述单一序列计算部件，通过首先运行单一序列统计元件，根据测序数据中各序列的测序深度，统计各窗口的单一序列的数量，然后执行单一序列矫正元件，根据各染色体的GC含量和比对率对各单一序列的数量进行矫正，得到各单一序列的数量的矫正前覆盖度，接着执行单一序列Z值计算元件，对各单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各单一序列的数量的Z值。上述元件是在本领域常规的计算和矫正元件的基础上进行的适当调整，是在拷贝数异常片段查询部件进行查询和拷贝数异常片段确认部件进行确认的根据和前提，为准确确定待测样本中母本DNA拷贝数异常片段的存在提供判断依据。

而本发明的上述拷贝数异常片段查询部件和确认部件，通过查询“测序数据中300kb以上的区域且该区域中80％的窗口Z_aneu值大于等于4或小于等于-4”的片段，使得本发明的上述拷贝数异常确认子模块能够确认检出的可信的孕妇拷贝数异常片段，并利用这些拷贝数异常片段对其所在的染色体的Z值进行修正，进而可以避免因孕妇拷贝数异常片段的检测结果错误而造成假阴性的判断。

在本发明的上述试剂盒中，在第二覆盖度计算部件中，Z_aneu按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。通过上述计算部件计算得到的矫正后的Z_aneu值能更准确地反映染色体的非整倍性，使得检测结果更准确。

需要说明的是，上述试剂盒中所包含的元件、部件，包括常规的电子计算器或者可以作为器械的一部分运行在一个计算终端中，并利用该计算机终端所提供的处理器来执行上述元件、部件、器械所实现的技术方案，显而易见的是该计算机终端是硬件实现的设备，处理器也是用于执行程序的硬件器械。而且本发明所提供的各个功能元件或部件或器械可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中运行，也可以作为存储介质的一部分进行存储。

下面将结合具体的实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

一种检测检测染色体非整倍性的装置，包括：

检测模块，用于对来源于100个孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到100个孕妇包含所有染色体的测序数据；其中包括了对母体血浆样本中的DNA进行测序的仪器，可以包括Illumina的cBot仪器和Illumina的Genome Analyzer、HiSeq2000测序仪或HiSeq2500测序仪或ABI公司的SOLiD系列的测序仪；提取孕妇外周血游离DNA时采用试剂盒QIAamp DNA Blood Mini Kit(Qiagen，德国，catlog#51106)提取血浆中的游离DNA，采用Illmumina公司的文库构建试剂盒对游离血浆DNA进行文库构建，并对文库进行质控检测；利用Illumina2500对质控合格的文库进行上机测序，测序为单端测序，得到每条序列的长度为35bp的各样本的测序数据，测序数据中平均单一序列的数量为5.2M；

第一判断模块，用于对测序数据中的所有染色体以切分成大小为100kb的窗口且相邻两个窗口之间的重叠度为50％的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；其中，样本CT00026和样本AC01466的Z值分别为4.39和6.12，均大于3，初步判断样本CT00026的18号染色体存在非整倍性，样本AC01466的13号染色体存在非整倍性；

第一计算模块，用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；根据CT00026的18号染色体计算胎儿DNA的第一浓度f1；

第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；其中，按照公式进行计算，表示X染色体上的窗口平均单一序列数和所有窗口平均单一序列数之比；通过X染色体的方法计算计算胎儿DNA的第二浓度f2；

第二判断模块，用于当初步判断染色体存在非整倍性时，进一步判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；此处的拟合是统计学意义上的相等，即对两种方法计算的胎儿DNA浓度差(f2-f1)进行标准化处理，即通过得到M_f值；

第一确定模块，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性，该模块通过第一浓度值和第二浓度值落在曲线y＝x两侧可接受的范围内时，就进一步确定染色体存是在非整倍性。即如果M_f绝对值大于4，则认为该样本在对应染色体存在非整倍性的阳性结果是不真实的。如图2A所示的散点图中，偏下的箭头所指的点(方形)，明显偏离曲线y＝x；从图2B所示的密度分布曲线图中也可以看出，样本CT00026明显出现在正态分布图的边缘位置，即右边箭头所示的点(正三角形)。

同样，对样本AC01466进行上述检测，得到样本AC01466对应的M_f值。具体检测结果见附图2A的散点图中偏上的箭头所指的点(星形)和附图2B的密度分布曲线图中的正态分布图右侧的偏左的箭头所示的点(倒三角形)。

从附图2A和图2B上均可以看出，样本CT00026和样本AC01466两种计算模块得到的样本中的胎儿DNA的浓度被y＝x曲线拟合度都较差，说明这两个样本在初步判断得出存在染色体非整倍性时的数据波动较大，判断结果不可信。

实施例2

一种检测检测染色体非整倍性的装置，包括：

检测模块，用于对来源于6615个孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到100个孕妇包含所有染色体的测序数据；其中包括了对母体血浆样本中的DNA进行测序的仪器，可以包括Illumina的cBot仪器和Illumina的Genome Analyzer、HiSeq2000测序仪或HiSeq2500测序仪或ABI公司的SOLiD系列的测序仪；提取孕妇外周血游离DNA时采用试剂盒QIAamp DNA Blood Mini Kit(Qiagen，德国，catlog#51106)提取血浆中的游离DNA，采用Illmumina公司的文库构建试剂盒对游离血浆DNA进行文库构建，并对文库进行质控检测；利用Illumina2500对质控合格的文库进行上机测序，测序为单端测序，得到每条序列的长度为35bp的各样本的测序数据，测序数据中平均单一序列的数量为5.2M；

第一判断模块，用于对测序数据中的所有染色体以切分成大小为100kb的窗口且相邻两个窗口之间的重叠度为50％的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；其中，样本EK01875和样本BD01462的21号染色体的Z值分别为4.66.和3.87，均大于3，初步判断样本EK01875和样本BD01462的21号染色体存在非整倍性；

第一覆盖度计算子模块：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，得到各染色体的矫正前覆盖度；

单一序列计算子模块：用于对各待测孕妇在各窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；

拷贝数异常片段查询子模块：用于在测序数据中查询300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；

拷贝数异常片段确定子模块：用于将从测序数据中查询得到的300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；

α第一计算子模块：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，其中，参数α是指孕妇的拷贝数异常片段对各染色体的矫正前覆盖度的影响；

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(1\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；

α第二计算子模块：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}...\left(2\right)$

m表示拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示孕妇在拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示孕妇的拷贝数异常片段出现的次数；f表示待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度且假定胎儿游离DNA的浓度f小于50％；

矫正子模块：用于利用对各染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各染色体的矫正前覆盖度，x'代表各染色体的矫正后染色体覆盖度；

第二覆盖度计算子模块：用于利用各染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；

染色体非整倍性初步判断子模块：用于根据Z_aneu值是否大于等于3来判断染色体是否具有非整倍性；

初步确定子模块：用于在Z_aneu值大于等于3的情况下，确定染色体具有非整倍性；

6615个样本中，样本EK01875和样本BD01462经上述拷贝数异常片段查询子模块、拷贝数异常片段确定子模块、矫正子模块、第二覆盖度计算子模块、染色体非整倍性初步判断子模块以及初步确定子模块，上述第一判断模块判断的Z值进行矫正，具体矫正结果见附图3；

从附图3中看出，上述将母本染色体异常片段对各染色体的Z值的影响进行去除的上述各装置，能够将样本EK01875和样本BD01462的21号染色体的Z值分别由4.66.和3.87矫正为2.36.和1.83，则初步判断上述两个样本不存在染色体非整倍性；

剩余不能通过上述装置对染色体的非整倍性进行矫正的样本则通过下列模块进一步进行验证：

第一计算模块，用于根据初步判断的剩余样本中存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值f1；

第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值f2；其中，按照公式进行计算，表示X染色体上的窗口平均单一序列数和所有窗口平均单一序列数之比；通过X染色体的方法计算计算胎儿DNA的第二浓度f2；

第二判断模块，判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；即对两种方法计算的胎儿DNA浓度差(f2-f1)进行标准化处理，即通过得到M_f值；

第一确定模块，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性，该模块通过第一浓度值和第二浓度值落在曲线y＝x两侧可接受的范围内时，就进一步确定染色体存是在非整倍性。即如果M_f绝对值大于4，则认为该样本在对应染色体存在非整倍性的阳性结果是不真实的。若经两种计算方法得到的剩余样本中的胎儿DNA的浓度都能很好地被y＝x曲线拟合，说明该样本在初步判断得出存在染色体非整倍性时的判断结果可信，是真实的。

实施例3

一种检测检测染色体非整倍性的试剂盒，包括：

检测试剂和检测器械：用于对待测孕妇的外周血游离DNA进行高通量测序，以得到包含所有染色体的测序数据，检测试剂可以包括DNA提取、分离、检测、文库构建等各步骤所用到的各种试剂或化学药品；检测器械可以包括1.5mlEP管、PCR管、移液枪、上机所用的96孔板以及上机所用到高通量测序仪等；

染色体非整倍性初步判断器械：用于对测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各染色体的Z值，并根据各染色体的Z值初步判断各染色体是否存在非整倍性；

第一计算器械：用于根据初步判断的存在非整倍性的染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；

第二计算器械：用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；

染色体非整倍性判断器械：用于在初步判断染色体存在非整倍性的情况下，则判断待测样本中胎儿DNA的第一浓度值与第二浓度值是否被y＝x曲线所拟合；

染色体非整倍性确定器械，用于在第一浓度值与第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定染色体的拷贝数存在非整倍性。

上述染色体非整倍性初步判断器械、第一计算器械、第二计算器械、染色体非整倍性判断器械和染色体非整倍性确定器械，包括各种存储在特定存储介质上，并利用计算机终端或移动终端来来执行上述计算、判断或确认功能的硬件模块。

优选地，在染色体非整倍性判断器械中还包括：

拟合计算部件，用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，第一浓度值为f1，第二浓度值为f2；

第一拟合确定部件，在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；

第二拟合确定部件，在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

上述拟合技术部件、第一拟合确定部件和第二拟合确定部件作为器械的一部分，能够单独执行或组装成器械执行上述计算、判断和确定功能，因此上述部件也是器械的一个组成。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明通过基于当样本判定为染色体非整倍性时，根据理论上，利用目前的测序数据计算得到的待测样本中胎儿DNA的浓度应该是相同的，即可以被曲线y＝x很好的拟合这一思想，对检测结果为阳性的样本，通过上述两种方法计算得到的胎儿DNA浓度差进行标准化处理，并根据标准化处理后的离散程度来进一步确定染色体是否真的存在非整倍性。本发明的这种检测装置和试剂盒能够修正因在计算过程中可能出现的数据波动而导致的判断错误，提高检测的准确性。

而且，从上述实施例也可以看出，在对染色体的非整倍性进行初步判断的过程中，先将母本拷贝数异常片段的存在对染色体非整倍性判断的影响进行矫正，使得本发明在初步判断的结果相比现有技术更准确的基础上，进一步通过两个计算模块得到的待测样本中的胎儿DNA浓度是否相同，对初步判断为存在非整倍性的染色体进行再次确认，进一步提高了检测结果的准确度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的一些模块、元件或一些步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种检测染色体非整倍性的装置，其特征在于，所述装置包括：

检测模块，用于对来源对孕妇外周血游离DNA的待测样本进行高通量测序，得到包含所有染色体的测序数据；

第一判断模块，用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各所述染色体的Z值，并根据各所述染色体的Z值初步判断各所述染色体是否存在非整倍性；

第一计算模块，用于根据所述初步判断的存在非整倍性的所述染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；

第二计算模块，用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到所述待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；

第二判断模块，用于在初步判断所述染色体存在非整倍性的情况下，判断所述待测样本中胎儿DNA的所述第一浓度值与所述第二浓度值是否被曲线y＝x所拟合；

第一确定模块，用于在所述第一浓度值与所述第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定所述染色体存在非整倍性。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二判断模块中还包括：

拟合计算子模块，用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，所述第一浓度值为f1，所述第二浓度值为f2；

第一拟合判断子模块，在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；

第二拟合判断子模块，在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块还包括：

第一覆盖度计算子模块，用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，得到各所述染色体的矫正前覆盖度；

单一序列计算子模块，用于对所述待测孕妇在各所述窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；

拷贝数异常片段查询子模块，用于在所述测序数据中查询300Kb以上的片段，且在所述300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；

拷贝数异常片段确定子模块：用于将从所述测序数据中查询得到的所述300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；

α第一计算子模块：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，其中，所述参数α是指孕妇的拷贝数异常片段对各所述染色体的矫正前覆盖度的影响；

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}\·\·\·\left(1\right)$

其中，m表示所述拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段出现的次数；

α第二计算子模块：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式所述参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}\·\·\·\left(2\right)$

其中，m表示所述拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段出现的次数；f表示所述待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度，且假定所述胎儿游离DNA的浓度f小于50％；

矫正子模块：用于利用对各所述染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各所述染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各所述染色体的矫正前覆盖度，x'代表各所述染色体的矫正后染色体覆盖度；

第二覆盖度计算子模块：用于利用各所述染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；

染色体非整倍性初步判断子模块：用于根据所述Z_aneu值是否大于等于3来判断所述染色体是否具有非整倍性；

初步确定子模块：用于在所述Z_aneu值大于等于3的情况下，确定所述染色体具有非整倍性。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一覆盖度计算子模块中还包括：

染色体窗口切分单元：用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口；

第一覆盖度计算单元：用于以所述相等大小的窗口的形式计算覆盖度，得到各所述染色体的所述矫正前覆盖度。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述染色体窗口切分单元中，每个所述窗口的大小为100Kb，且相邻两个所述窗口之间的覆盖度为50％。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述单一序列计算子模块包括：

单一序列统计单元：用于根据所述测序数据中各序列的测序深度，统计各所述窗口的单一序列的数量；

单一序列的矫正单元：用于根据各所述染色体的GC含量和比对率对各所述单一序列的数量进行矫正，得到各所述单一序列的数量的矫正前覆盖度；

单一序列Z值计算单元：用于对各所述单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各所述单一序列的数量的Z值。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二覆盖度计算子模块中所述Z_aneu按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。

8.一种检测染色体非整倍性的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括：

检测试剂和检测器械：用于对待测孕妇的外周血游离DNA进行高通量测序，以得到包含所有染色体的测序数据；

染色体非整倍性初步判断器械：用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式进行计算，得到各所述染色体的Z值，并根据各所述染色体的Z值初步判断各所述染色体是否存在非整倍性；

第一计算器械：用于根据所述初步判断的存在非整倍性的所述染色体计算得到待测样本中胎儿DNA的第一浓度值；

第二计算器械：用于根据X染色体或甲基化的方法计算得到所述待测样本中胎儿DNA的第二浓度值；

染色体非整倍性二次判断器械：用于在初步判断所述染色体存在非整倍性的情况下，判断所述待测样本中胎儿DNA的所述第一浓度值与所述第二浓度值是否被y＝x曲线所拟合；

染色体非整倍性确定器械，用于在所述第一浓度值与所述第二浓度值能被曲线y＝x所拟合的情形下，确定所述染色体的拷贝数存在非整倍性。

9.根据权利要求8所述的试剂盒，其特征在于，所述染色体非整倍性判断器械中还包括：

拟合计算部件：用于按照公式对胎儿的DNA浓度差进行标准化处理，得到M_f；其中，所述第一浓度值为f1，所述第二浓度值为f2；

第一拟合确定部件：在M_f小于等于4的情况下，则认为能够拟合；

第二拟合确定部件：在M_f大于4的情况下，则认为不能拟合。

10.根据权利要求8所述的试剂盒，其特征在于，所述染色体非整倍性初步判断器械中，还包括：

第一覆盖度计算部件：用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成窗口的形式计算覆盖度，以得到各所述染色体的矫正前覆盖度；

单一序列计算部件：用于对所述待测孕妇在各所述窗口中的单一序列的数量的Z值进行计算；

拷贝数异常片段查询部件：用于在所述测序数据中查询300Kb以上的片段，且在所述300Kb以上的片段中，80％以上的窗口中染色体片段的Z值都大于等于4或小于等于-4的片段；

拷贝数异常片段确定部件：用于将从所述测序数据中查询得到的所述300Kb以上的片段且在80％以上的窗口中染色体片段的Z_CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段确定为待测孕妇的拷贝数异常片段；

α第一计算部件：用于在胎儿遗传了母体的拷贝数异常片段的情况下，按照如式(1)所示的计算公式计算参数α，所述参数α为孕妇的拷贝数异常片段对各所述染色体的矫正前覆盖度的影响，

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+n\·\mathrm{cn}}{m\·2}\·\·\·\left(1\right)$

其中，m表示所述拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段出现的次数；

α第二计算部件：用于在胎儿未遗传母体的拷贝数异常的染色体的情况下，按照如式(2)所示的计算公式所述参数α：

$\mathrm{\α}=\frac{(m-n)\·2+f\·n\·2+(1-f)\·n\·\mathrm{cn}}{m\·2}\·\·\·\left(2\right)$

其中，m表示所述拷贝数异常片段所在染色体的有效长度，单位为Mb；n表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段的长度，单位为Mb；cn表示所述孕妇的所述拷贝数异常片段出现的次数；f表示所述待测孕妇的外周血游离DNA中所含的胎儿游离DNA的浓度，且假定所述胎儿游离DNA的浓度f小于50％；

矫正部件：用于利用对各所述染色体的矫正前覆盖度进行矫正，得到各所述染色体的矫正后覆盖度；其中，代表各所述染色体的矫正前覆盖度，x'代表各所述染色体的矫正后染色体覆盖度；

第二覆盖度计算部件：用于利用各所述染色体的矫正后覆盖度来计算各染色体的Z_aneu值；

染色体非整倍性初步判断部件：用于根据所述Z_CNV值是否大于等于3来判断所述染色体是否具有非整倍性；

初步确定部件：用于在所述Z_CNV值大于等于3的情况下，确定所述染色体具有非整倍性。

11.根据权利要求10所述的试剂盒，其特征在于，所述第一覆盖度计算部件中还包括：

染色体窗口切分元件：用于对所述测序数据中的所有染色体以切分成相等大小的窗口；

第一覆盖度计算子元件：用于以所述相等大小的窗口的形式计算覆盖度，得到各所述染色体的校正前覆盖度。

12.根据权利要求11所述的试剂盒，其特征在于，所述染色体窗口切分元件中，每个所述窗口的大小为100Kb，且相邻两个所述窗口之间的覆盖度为50％。

13.根据权利要求10所述的试剂盒，其特征在于，所述单一序列计算部件包括：

单一序列统计元件：用于根据所述测序数据中各序列的测序深度，统计各所述窗口的单一序列的数量；

单一序列的矫正元件：用于根据各所述染色体的GC含量和比对率对各所述单一序列的数量进行矫正，得到各所述单一序列的数量的矫正前覆盖度；

单一序列Z值计算元件：用于对各所述单一序列的数量的矫正前覆盖度进行标准化处理，得到各所述单一序列的数量的Z值。

14.根据权利要求10所述的试剂盒，其特征在于，所述第二覆盖度计算部件中，所述Z_CNV按照来计算，其中，是根据LOESS算法，通过阴性样本群体得到的矫正前覆盖度值，s表示阴性样本群体里的标准差。