近年来,癌症发病率逐年增高,并已成为威胁国人生命财产安全的头号杀手。目前,在全球范围内尚未有完全根治癌症的有效手段,只能将希望寄于"早发现,早治疗"。目前临床上最有效的癌症检测方法就是病理细胞学检查,而要进行该检查必须要取得相应部位的组织样本。穿刺活检法就是利用活检针作为切削刀具切削下少量组织样本,经过染色处理后在电镜下进行病理细胞学分析确定其是否病变的一种检测方法。由于创伤小、花费低的特点,穿刺活检法成为临床中提取组织样本首选的方法。然而,目前临床上活检取样的效率和准确度并不高,其主要原因是取样针穿刺过程中与组织间有力的作用,促使待取样器官发生移动,导致取样位置不准确,要提高取样精度常常需要对组织进行夹持固定。医学上通常采用医用夹持工具进行机械夹持。由于组织粘弹性特点,生物组织与机械夹具间的交互作用具有明显的特殊性,很难夹持牢固,容易滑脱,因此十分有必要研究软组织夹持固定过程中夹头与组织间的交互作用规律特别是组织在夹持过程中的力学响应问题。其研究成果对减少临床活检取样手术中取样误差,提高手术的准确性具有重要意义。组织力学特性的数学描述是进行理论分析的基础,本文研究分析了生物软组织的力学特性,主要包括其弹性、超弹性、粘弹性等,重点研究了软组织的粘弹性本构方程。运用接触力学理论对小应变下的夹头与组织接触问题进行了分析,建立了单齿及多齿接触的力学分析模型,并给出了夹持力的表达式。总结了微分型及积分型粘弹性本构方程的一般形式,运用拉氏象空间下的粘弹性问题与线空间下的弹性问题的对应置换原理,以典型的Maxwell模型为基础研究推导了大夹持量下的软组织应力响应函数,并给出了夹持过程中应力峰值及稳定值的表达式。在MATLAB软件环境下对应力响应函数进行了曲线拟合,结合对应力峰值及稳定值的分析,初步得出了二者与应变之间的线性相关关系。通过SolidWorks三维建模软件,设计了不同截面参数的波浪齿形及尖齿形软组织夹头,并采用3D打印技术制备了相应的夹头样件。结合现有实验条件,搭建了软组织夹持实验平台,以新鲜猪肝脏组织为研究对象,进行了软组织夹持实验。实验研究了不同的夹头截面形状对于夹持力峰值及稳定值的影响以及夹持力与夹持进给量之间的关系,结果发现采用尖齿形夹头实验测得的夹持力明显高于采用波浪齿形夹头的实验结果,且随着齿高增加夹持力特别是其峰值明显增加。实验获得夹持力峰值和稳定值与夹持进给量之间基本呈线性相关的关系。在商用有限元软件ABAQUS中进行了软组织夹持过程仿真分析,利用实验测得的夹持力数据,在MATLAB中拟合得到了描述组织模型材料的Prony级数相关参数,仿真验证了夹头截面形状对于组织应力峰值及稳定值的影响,验证了夹持进给量对于组织应力及夹头对组织夹持力的影响规律,仿真得到的结果与理论分析及实验得到的结果基本吻合。搭建了滑脱力测试实验台,对夹持实验中设计制备的不同截面形状的夹头进行了最大滑脱力测试实验,获得了实验过程的滑脱力曲线,以及不同夹持进给量下的临界滑脱力数据,以对组织试样产生明显夹持或拉断损伤为参考标准,测试了不同夹头的最大滑脱力。从安全性的角度出发对当前实验条件下的夹头进行了简单的夹持稳定性评价,波浪齿形的夹头夹持稳定性明显高于尖齿形夹头。