具有无线能量传输(Wireless Power Transfer，WPT)功能的微型植入式电子装置是现代医疗设备研发的热点和难点。应用WPT技术不仅可以简化医学装置的外科植入过程，而且可以避免体内电池由于电量耗尽产生的二次手术替换。同时体内植入装置与外部设备之间还需要通过数据交换实现健康监测和控制，因此经皮无线通信技术也备受关注。
　　为解决自由活动生物体内植入装置的经皮无线稳定供能问题，本文对产生均匀磁场的能量发射端进行优化设计。通过对平面螺旋结构发射线圈轴向磁场分布的分析，以线圈轴向磁场分布的变异系数(Coefficient of Variation，COV)为目标，利用遗传算法优化线圈的线宽与线距，最终设计出一种能产生均匀分布磁场的平面螺旋线圈。仿真和实验测量结果表明，线宽和线距优化后轴向磁场的均匀度得到了显著得提高。和等线宽、线距的平面螺旋线圈相比，优化设计后的发射线圈轴向磁场均匀程度提高了489.2%。
　　对于植入式装置的无线数据传输，由于体内能量接收/数据发送线圈的微小尺寸导致体内植入装置接收到的能量十分有限，且与体外能量发射/数据接收大线圈严重失配，因此中远距离的上行(体内到体外)数据链路很难建立，为此本文设计出单线圈组同载频无线能量与反向数据分时传输方案，利用强脉冲磁场(Pulse Magnetic Field，PMF)耦合将体内传感数据发送到体外能量发射/数据接收端。实验结果表明，在3V电压输入下，体内PMF发生电路的输出脉冲幅值不低于28V，并且当收发线圈之间距离为20mm时，体外能量发射/数据接收线圈两端的感应电压幅值变化最高可达3.0V。因此，所提出的方法能有效地建立起深植入装置与体外可穿戴能量发送/数据接收线圈之间的上行数据链路，可以实现能量与反向数据的单线圈组同载频无线传输。
　　针对体内管状器官的能量接收线圈外科植入要求，本文设计了一种双螺旋结构的抽头线圈，在手术过程中将印刷正弦导线的双面柔性电路板包裹靶器官卷曲闭合组成三维立体谐振线圈。与螺线管相比，双螺旋结构抽头线圈可与穿戴后平行于身体表面的平面螺旋线圈形成较强的磁场耦合，有利于提高能量与数据经皮无线传输的性能。