能量供给是胃肠道微型介入式诊疗装置（以下简称：微诊疗装置）在发展和完善过程中所面临的至关重要的问题，微诊疗装置的发展如工作时间的延长、图像帧数和分辨率的提高、自主运动乃至活检和定点施药的实现都有赖于能量供给问题的解决。无线供能技术因被视为解决这一问题的可行途径而受到越来越多的关注。基于此，本研究在国家和省部级多项科研计划项目的资助下，开展了用于微诊疗装置供能的无线供能技术的优化与应用研究。在对人体胃肠道生理特征进行介绍的基础上，分析了基于电磁感应的无线供能技术在实现过程中遇到的问题和可能的解决方案，推导了在疏耦合情形下的能量传输效率以及对应约束条件，建立了最优化模型来描述整个无线供能模块的设计，并提出了可行的算法对该最优化模型进行求解。微诊疗装置对无线供能模块的要求主要体现在两个方面：能量传输的稳定性和对人体的安全性。稳定性主要包括位置稳定性、姿态稳定性和频率稳定性三个方面，而安全性包括电磁生物安全性和接收装置温升安全性。分析了这些系统要求与发射线圈和接收装置设计之间的关系，再结合人体胃肠道生理特征所带来的限制，一起构成了最优化模型的约束条件。提出了多层螺线管对的发射线圈结构，从解决位置稳定性问题、频率稳定性问题磁场和电磁生物安全性问题的角度出发，对不同结构发射线圈进行了测量和评估。采用匀强磁场方案来解决位置稳定性问题，推导和模拟了不同结构发射线圈的磁场分布，搭建磁场强度测试平台对理论模型进行了验证，提出了磁场均匀度的概念来衡量位置稳定性问题的解决程度。设计并搭建了固有频率检测平台测量发射线圈的固有频率漂移情况，定义了频率稳定度来衡量固有频率漂移带来的影响，将此参数作为发射线圈设计的重要指标，使频率稳定性在发射线圈的优化设计中得到体现。考虑了发射线圈磁场的人体安全性问题，应用电磁仿真软件CST在高精度人体电磁计算模型上对人体组织中的电流密度、SAR等电磁剂量进行求解。并将磁场安全性指标转化为对发射线圈上驱动电流的约束，为磁场安全性问题在发射线圈优化设计中的体现提供了条件。考虑了无线供能模块接收装置受到的尺寸和形状的约束，从解决姿态稳定性问题和温升安全性问题角度出发，对接收装置设计进行了优化。对三维线圈的姿态稳定度进行了定义和三维空间建模，通过推导和仿真计算确定了姿态稳定度在衡量姿态稳定性上的可行性，并设计和搭建旋转平台实际测试证实了其有效性。在此基础上，对接收线圈三个维度之间的连接关系进行了比较和分析，得到了串联连接和并联连接各自的适应范围。为提高空间利用率，重点考察了高磁导磁芯的引入，分析和实际测量了不同形状磁芯的实际相对磁导率，发现八边形截面柱体磁芯优于正方形截面柱体。另外，在三维对称的要求下通过分析各维度的空间几何关系，建立并求解了多阶方程来确定不同维度线圈的匝数，并得到了接收线圈在规定外形尺寸条件下磁芯的最优尺寸。将能量接收线圈内阻引发的体内温升安全性问题转化为对能量接收线圈绕组导线的股数的约束，并通过温升测试平台实验验证了这种处理的有效性，为温升安全性问题的解决提供了理论依据和切实可行的方法。为了验证上述最优化模型的可行性，应用最优化模型对肠道机器人和视频胶囊内窥镜的无线能量传输模块进行了优化设计，找出了符合安全性要求和能量要求的较优设计方案，在此基础上研制了可实用化的微诊疗装置固定式体外发射模块及相应的便携式发射模块，实现了能量传输的稳定性，并通过实验验证了本研究的正确性。