首先，瞭解一下胎兒經胎盤與母體進行物質交換的血液迴圈過程。

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胎盤的動脈血，經臍靜脈進入胎兒體內，經肝臟竇狀隙的靜脈血混合，然後集合成數條肝靜脈。
入後腔靜脈，與來自身體後半部的靜脈血混合，注入右心房。大部分血液經房間隔上的卵圓孔，流入左心房，再經左心室到主動脈及其分支，大部分血液到頭部和前肢。來自胎兒軀體前半部的靜脈血，經前腔靜脈入右心房，再經右心室入肺動脈。
由於胎兒的肺尚無功能活動，因而肺動脈的血液大部經動脈導管流向主動脈，主要流向軀體的後半部，然後經臍動脈回流母體胎盤。
胎兒血液迴圈的大部分血液是混合性的，但混合的程度不同。通過胎兒與母體進行物質交換，胎兒的游離DNA便進入母親血液內，因此，通過母親的靜脈血提取技術，便能得到胎兒的DNA。
胎兒DNA怎麼從孕婦血漿中收集的？
DNA測序基於孕媽血漿中發現了無細胞胎兒DNA，而這些DNA分子主要是小於200個堿基的短片段，因此胎兒DNA通常比母體來源的DNA短，利用這樣的尺寸差就可以收集胎兒DNA去進行檢驗。

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利用新一代DNA測序技術對母體外周血漿中的游離DNA片段進行測序，並將測序結果進行生物資訊分析，可以從中得到胎兒的遺傳資訊，從而檢測胎兒是否患三大染色體疾病。作為一種對胎兒染色體非整倍體篩查手段，無創產前DNA測試，使用來自於孕婦血漿的無細胞胎兒DNA進行檢測。
這些DNA學術上也被稱為迴圈游離胎兒DNA，濃度約3-13%，被認為主要來自胎盤，並在分娩後數小時內從母體血液中清除。無創產前DNA分析已在臨床上用於胎兒非整倍體風險檢測。
從香港中文大學李嘉誠基金會的Y.M. Dennis Lo(盧煜明)早在1998年，Lo拿著他那亞洲第一臺Real-time PCR儀，用著96年的Taqman探針在孕婦血漿血清中可以擴增出Y染色體上SRY基因中的107bp-524bp，並且確定了血液中游離的胎兒DNA片段大多數都小於193bp，少數可長至313bp。
另外孕婦的DNA基因都長於201bp。在懷孕早期，血漿中游離的胎兒DNA濃度平均達到3.4% (range 0.39%–11.9%),後期高達6.2%(range 2.33%–11.4%)

a. 胎兒血漿中的父本DNA（紅色）和母本DNA（綠色）數量是相通的。
b. 胎兒的血漿通過臍帶“遺漏”至母親的體液循環系統。因為母本DNA本身就是來自孕婦，所以母本DNA就會融入孕婦血液迴圈的背景DNA中，但父本DNA就很容易檢測出來。
c-d. 檢測胎兒的DNA(如Y染色體上某個基因)就能瞭解胎兒是否遺傳父親的某種遺傳特質，不僅是疾病，也有可能是某種天賦。
2008年，Lo和Quake的研究結果表明，無創產前檢測（NIPT）只需抽取孕婦少量靜脈血，分離其中的胎兒游離DNA，通過高通量二代測序技術平臺測序，並對測序結果進行生物資訊學分析，即可判斷胎兒是否患染色體非整倍體疾病。這一產前檢測方式比以往任何一種方式更快，更高效
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