作为一种新的手术模式,自然腔道手术(Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery,NOTES)具有疼痛轻、恢复快、体表无疤痕等优点,拥有良好的发展前景。受限于人体自然腔道的种类和尺寸,自然腔道手术在发展过程中面临着许多伦理上的阻碍和技术上的难题。本文针对自然腔道手术中切除样本组织难以提取的需求,基于编织纤维结构,开展了相应的理论分析和实验研究,并提出了几种具有自主捕获样本组织功能的器械设计方案。本文具体内容如下:首先,基于编织结构优良的伸缩特性,提出了一种利用编织纤维管经手术操作平台通道提取术中样本组织的方法。基于螺旋弹簧理论,建立了编织纤维管的几何模型,并提出了根据待提取样本的直径范围选择编织纤维管初始参数的方法。针对编织纤维管携带大样本通过狭窄通道过程中的受力情况进行了分析,并建立了相应的力学模型。然后,根据自然腔道手术的特点和丝传动理念,提出了几种样本提取器械的设计方案。在自主捕获样本组织的功能实现方法上,提出了特殊形状编织结构的制作方法和其他结构辅助抓取样本的方法。通过对比,选择了负压驱动吸盘辅助捕获样本组织的方法,并根据相应的器械设计方案制作了样机。最后,针对建立的理论模型和制作的样机,开展了相关的实验研究。单丝驱动编织纤维管弯曲变形的实验结果表明:编织纤维管在弯曲回弹过程中有明显的滞后效应和回弹误差。理论模型验证实验结果证明:在滑脱力不小于1 N的情况下,模型准确度可以达到85%。经狭窄通道提取样本实验结果表明:可提取样本的直径范围不超过通道直径1.75倍,且线径0.5 mm编织纤维管可以承受远远大于24.43 N的拉力而不产生任何损坏。样机模拟实验证明了吸盘主动抓取样本、编织纤维管携带样本通过狭窄通道的方法安全可行。