胶囊内窥镜是获得完整消化道影像的最有效方法,高质量的诊断要求内窥镜多功能化,这对胶囊内窥镜的供能提出了更高的要求。由于现有电池的功率容量有限,无法满足长时间的应用需求,无线能量传输是解决该问题的有效方法。现有胶囊内窥镜供能系统中的能量接收结构体积大,能量传输效率较低,系统稳定性较差。如何利用较小的接收结构实现高效、稳定的胶囊内窥镜供能是亟待解决的问题。植入医疗设备的供能和高速率的数据传输分别通过无线能量传输天线和可植入射频天线实现,现有的无线能量传输和可植入天线在结构上是独立的,导致体积较大,不适用于人体植入。如何在较小的体积内实现这两个功能的一体化是目前植入医疗设备的研究热点。本文首先对基于磁场聚焦的高效无线能量传输方法进行了理论研究,提出了基于能量最大传输功率的磁场聚焦方法,对固定目标的无线能量传输进行了理论分析,并利用Matlab计算和电磁全波仿真验证其能量传输效率的高效性;对于磁场聚焦无线能量传输方式面临的移动胶囊定位问题,提出了基于电子计算机断层扫描人体模型重建和到达时间差算法的胶囊内窥镜的定位方法。基于重建的人体躯干模型,研究了发射线圈排布方式以及发射线圈尺寸的选择;最后提出了具有高稳定性的无线能量传输系统的整体架构。其次,设计了由位于胶囊内的能量接收线圈和体外能量发射系统组成的无线能量传输验证系统,该系统由接收线圈、发射线圈阵列、功率分配网络、移相器以及可变增益放大器组成;设计了工作于13.56MHz的基于磁场聚焦的移动目标无线能量传输验证系统,实测了无线能量传输系统的传输系数随胶囊内窥镜的移动和旋转的变化情况,实测结果表明该系统的稳定性高达89%。再次,基于磁谐振耦合式无线能量传输结构提出了可植入人体的无线能量传输和射频辐射一体化结构。基于等效电路模型对磁谐振耦合无线能量传输系统进行分析,给出高能量传输效率的磁谐振耦合无线能量传输系统的设计方法;结合人体环境的特殊性,提出人体植入的磁谐振耦合无线能量传输系统设计的约束条件;以磁谐振耦合无线能量传输系统的基本结构为基础,复用其接收线圈作为辐射体,提出一种人体植入的能量传输和射频辐射一体化结构,并提供一个完整的设计实例以验证该一体化结构的可行性。最后,对工作于40MHz的无线能量传输和工作于2.45GHzISM波段的射频辐射一体化系统进行了实验测试;实验证明了一体化设计的兼容性、稳定性安全性。实测结果表明,与已发表的相关工作相比,一体化结构应用于人体植入医疗设备时具有明显优势。