I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   2 A p r il   20 2 6 ,   p p .   827 ~ 841   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 2 . pp 8 2 7 - 8 4 1           827       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Wea ra ble and  im pla ntable a nten n a s for hea lthcare   a pplica tions a dv a ncements,  challe ng es, and fu ture   directions       Sa m ee ra   P . 1 ,   P riy a da rsh ini   K .   Desa i 2 ,   K ee rt hi K ulk a rni 2   1 M a n i p a l   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e ,   M a n i p a l   A c a d e my   o f   H i g h e r   Ed u c a t i o n ,   M a n i p a l ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n ,   B N M   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   1 0 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   1 6 ,   2 0 2 6       Th e   rise   o p e rso n a li z e d   a n d   re m o te  h e a lt h c a re   so lu ti o n s   h a a c c e lera ted   th e   d e m a n d   f o r   re li a b le  wire les c o m m u n ica ti o n   s y ste m in teg ra te d   i n t o   m e d ica l   d e v ice s.  Am o n g   t h e se ,   we a ra b le  a n d   imp lan tab le  a n ten n a p lay   a   c ru c ial  ro le   b y   e n a b li n g   t h e   se a m les e x c h a n g e   o f   d a ta  b e twe e n   i n - b o d y   o r   o n - b o d y   se n so rs  a n d   e x ter n a m o n it o ri n g   e q u i p m e n t.   Th e se   a n ten n a s   a re   k e y   c o m p o n e n ts  in   sy ste m d e sig n e d   fo c o n ti n u o u h e a lt h   m o n it o r in g ,   e a rly   d iag n o sis,  a n d   p a ti e n re h a b il i tatio n .   Un li k e   c o n v e n ti o n a a n te n n a s,  th o se   u se d   i n   m e d ica l   a p p l ica ti o n s   m u s fu n c ti o n   e fficie n tl y   in   c lo se   c o n tac with   o in si d e   th e   h u m a n   b o d y ,   o f ten   u n d e c h a ll e n g in g   c o n d it i o n s u c h   a b o d y   m o v e m e n t,   v a ry i n g   ti ss u e   p ro p e rti e s,  a n d   li m it e d   sp a c e .   As   a   r e su lt ,   th e   d e sig n   a n d   d e v e l o p m e n o t h e se   a n ten n a re q u ire  c a re fu c o n sid e ra ti o n   o f   fa c to rs  li k e   flex ib il it y ,   b i o c o m p a ti b il it y ,   lo p o we o p e ra ti o n ,   a n d   e lec tro m a g n e ti c   sa fe ty .   Th is  stu d y   re v iew re c e n p u b li c a ti o n f ro m   2 0 1 7   o n wa rd o n   we a ra b le  a n d   im p lan t a b le  a n ten n a s.  T h e   m a teria ty p e ,   o p e ra ti n g   fre q u e n c y   b a n d ,   a n d   o p e ra ti o n a e n v iro n m e n a re   c o n sid e re d   fo t h e   d e sig n   o t h e   we a ra b le  a n d   imp lan ta b le   a n ten n a .   To   m in imiz e   l o ss ,   t h e   re se a rc h   e m p lo y e d   a   h i g h - t h ick n e ss   su b st ra te,  g o l d ,   a n d   g ra p h e n e   m a teria fo t h e   ra d iatin g   p a tch   i n   m o st  o t h e   d e sig n .   Th is  re v iew   p re se n ts  a   d e tailed   o v e rv iew   o re c e n a d v a n c e m e n ts  in   we a ra b le  a n d   imp lan tab le  a n ten n a s   tailo re d   f o h e a lt h c a re   a p p li c a ti o n s,  h ig h li g h ts  c u rre n d e sig n   c h a ll e n g e s,  a n d   o u tl i n e s fu t u re   re se a rc h   o p p o r tu n i ti e s in   t h is r a p i d ly   e v o lv i n g   f ield .   K ey w o r d s :   Hea lth ca r ap p licatio n   I m p lan tab le  an te n n as   Op er atin g   f r e q u en c y   R ec o n f ig u r ab le  a n ten n as   W ea r ab le  an ten n as   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sam ee r P .   Po s t D o cto r ate  Fello w,   Ma n ip al  Sch o o l o f   I n f o r m atio n   Scien ce ,   Ma n ip al  Aca d em y   o f   Hig h er   E d u ca tio n   L o wer   Gr o u n d   2 ,   Aca d em ic  B lo ck   5 ,   MI T   C am p u s ,   Ma n ip al   -   5 7 6 1 0 4 ,   Kar n atak a ,   I n d ia   E m ail: sam ee r ap h d @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   R ec en p r o g r ess   in   wir eless   co m m u n icatio n   h as  p lay ed   a   p iv o tal  r o le  in   tr an s f o r m in g   h ea lth ca r d eliv er y .   As  th e   f o c u s   s h if ts   to war d   r em o te  p atien m o n ito r in g ,   r ea l - tim e   h ea lth   ass ess m en t,  an d   in d iv id u alize d   tr ea tm en p lan s ,   th er is   r is in g   n ee d   f o r   m e d ical  d ev ices  th at  ca n   tr an s m it   p h y s io lo g ical  d ata   with   h ig h   r eliab ilit y   an d   ef f ic ien cy .   R ec en an te n n d esig n s   h av d em o n s tr ated   th ab ili ty   to   m ain tain   h ig h   g ain   an d   ef f icien cy ,   ev en   wh e n   in teg r ated   i n to   f lex i b le,   b o d y - wo r n   s y s tem s .   T h d esig n   o f   wea r ab le  an ten n in   [ 1 ] ,   in tr o d u ce d   s l o t - b ased   s tr u ctu r es  an d   g r o u n d   p la n e   m o d if icatio n s   h av b ee n   s h o w n   to   s ig n if ican tly   en h a n ce   b an d wid th   wh ile  p r eser v in g   s tab l o p er atio n   n ea r   th e   h u m an   b o d y .   T h ese  ch ar ac t er is tics   ar ess en tial  f o r   wea r ab le  b io m e d ical  d e v ices  o p er atin g   with in   th e   in d u s tr ial,   s cien tific ,   a n d   m ed ical   ( I SM )   b an d .   T h wo r k   in   [ 2 ]   h a v i n tr o d u ce d   wea r ab le   an ten n as  u tili zin g   d esig n er   lo ca lized   s u r f ac p l asm o n s   ( L SP s )   to   ac h iev co m p ac t,  m u ltib an d   p e r f o r m an c e.   T h ese  s tr u ctu r es   en h an ce   r ad iatio n   ef f icien cy   an d   im p ed an ce   m atch in g   th r o u g h   in n o v ativ m u ltip le - in p u m u ltip le - o u tp u t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 2 7 - 841   828   ( MI M O) - b ased   g eo m etr ies.  Su ch   d esig n s   s h o s tr o n g   p o t en tial  f o r   ap p licatio n s   in   wir eless   b o d y   s en s o r   n etwo r k s   an d   h ea lth ca r m o n i to r in g .   Activ d u al - b an d   an ten n as in teg r ated   with   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T ) - b ased   s y s tem s   h av b ee n   s h o wn   in   [ 3 ]   to   ef f ec tiv ely   tr an s m it  h ea lth   d ata  s u ch   as  h ea r r ate  an d   b o d y   tem p e r atu r e.   B y   in co r p o r atin g   s lo s tr u ctu r es  an d   p o s itiv e - in tr in s ic - n eg at iv ( PIN )   d io d e   s witch in g ,   th e s an ten n as  o p er ate   r eliab ly   ac r o s s   2 . 4   GHz   an d   5 . 8   GHz   b an d s .   co m p ac t,  co n f o r m al  u ltra - wid eb an d   ( UW B )   co m p ac co p lan ar   wav eg u id ( C PW )   an ten n h as  b ee n   d ev elo p e d   in   [ 4 ]   f o r   o n - b o d y   ap p licatio n s ,   o f f e r in g   wid im p ed a n ce   b an d wid th   th r o u g h   d esig n   en h an ce m en ts   lik e   L - s h ap ed   s tu b s   an d   s h o r ten ed   g r o u n d   p l an e.   E v alu ated   o v e r   m u ltil ay er   tis s u m o d els,  it su p p o r ts   m u ltip le  f r eq u en cy   b an d s   u s ed   in   wir eless   m ed ical  s y s tem s .   I ts   s tr u ctu r al  f lex ib ilit y ,   lo w   s p ec if ic  a b s o r p tio n   r ate  ( SAR ) ,   a n d   in teg r a tio n   with   ci r cu it  c o m p o n en ts   d em o n s tr ate  s tr o n g   p o ten tial  f o r   wea r a b le  u s e.   Sm ar tex tiles   em b e d d ed   with   en e r g y - h ar v esti n g   el em en ts   h av e   b ee n   d em o n s tr ated   as  v iab le  s o lu tio n   f o r   p o wer in g   I o T - b ased   wea r ab le  s en s o r s   in   e - h ea lth ca r [ 5 ] .   d ig itally   em b r o id e r ed ,   b atter y - f r ee   h a r v ester   d esig n   en ab les  m u lti - d ir ec tio n al  en e r g y   ca p tu r with   s tr o n g   b ea m   p er f o r m an ce   an d   co m p ac f o r m .   co m p ac an ten n b ac k e d   b y   an   ar tific ial  m ag n etic  co n d u cto r   ( AM C )   h as  b ee n   d esig n e d   in   [ 6 ]   to   im p r o v e   r ad io - f r eq u en cy   id en ti f icatio n   ( R FID )   tag   p er f o r m an ce   f o r   o n - b o d y   ap p licatio n s   at  u ltra - h ig h   f r e q u en cy   ( UHF )   f r eq u en cies.  T h AM C   s tr u ctu r en h an ce s   an ten n g ain   an d   r ea d   r an g b y   is o latin g   it  f r o m   t h b o d y ,   wh ile  m ain tain in g   f lex ib ilit y   an d   b io co m p atib i lity .   I ts   b r ea th ab le  s u b s tr ate  allo ws  f o r   ep id e r m a in teg r atio n ,   s u p p o r tin g   h ea lth   p ar am eter   m o n ito r in g   d ir ec tly   o n   th e   s k in .   A   h y b r id   wea r ab le  an te n n b ased   o n   M o o r e s   f r ac tal  g eo m etr y   an d   r ec tan g u la r   lo o p   h as  b e en   d ev elo p ed   in   [ 7 ]   f o r   o n - b o d y   b io m ed ical  d ia g n o s tics .   T h d u al - b an d   an te n n s u p p o r ts   k ey   h ea lth ca r e   f r eq u en cies,  o f f er in g   wid b an d wid th ,   h ig h   ef f icien cy ,   an d   lo SAR   wh en   test ed   o n   b o d y   p h an to m s .   I ts   co m p ac t d esig n   an d   r o b u s p er f o r m an ce   m a k it we ll - s u ited   f o r   d ata  tr an s m is s io n   in   I o T - en ab led   h ea lth   m o n ito r in g   s y s tem s .     An   AM C - b a ck ed   a n te n n a   [ 8 ]   was   d e v el o p e d   f o r   a   ca r d i o - p u l m o n ar y   s t et h o s c o p e   t o   e n h a n c s en s i ti v it y   in   d et ec t in g   p u l m o n ar y   ed e m th r o u g h   im p r o v e d   s ig n al   t r a n s m is s i o n .   B y   a d d r ess in g   d e tu n i n g   is s u es  f o u n d   i n   co n v e n t io n al  p a tc h   an t e n n as,   t h p r o p o s ed   d esi g n   ac h ie v es  h i g h er   f r o n t - to - b a ck   r ati o   an d   wi d e r   b e am w id th .   T est in g   w it h   p h an to m   m o d els   c o n f i r m s   s u b s t a n ti al  s e n s it iv it y   g ai n s ,   m ak in g   it  ef f e cti v f o r   r em o t e   ca r d io p u l m o n ar y   m o n it o r in g .   W ea r ab le  f ab r i a n t e n n as  [ 9 ]   p la ce d   o n   v a r i o u s   b o d y   p a r ts   wer u s e d   to   s t u d y   m u lti ch an n el  s i g n a b e h a v i o r   d u r i n g   h u m a n   m o t io n ,   p a r ti c u lar ly   i n   r e h a b i lit ati o n   s c en a r i o s .   Usi n g   an   u l tr a - wid eb a n d - m u lti - i n p u m u l ti - o u t p u ( UW B - M I M O)   c h a n n el   s o u n d er ,   t im e - v ar y i n g   d at a cr o s s   e i g h d y n a m i c   ch an n els   r ev ea l e d   h o w   b o d y   m o v em en af f e cts   a n t e n n p er f o r m a n c a n d   s i g n a p r o p ag at io n .   T h ese   f i n d in g s   o f f er   v a lu a b le   i n s i g h ts   f o r   o p ti m i zi n g   en e r g y - e f f ici e n t   r a d i o - f r e q u e n c y   ( RF )   d es ig n   a n d   c o m m u n ica ti o n   p r o t o co ls   i n   o n - b o d y   n e tw o r k s .   Fle x i b l m in iat u r i ze d   a n t en n as   d esi g n e d   o n   Ka p t o n   s u b s tr at es  h a v b e e n   d e v e lo p ed   i n   [ 1 0 ]   f o r   r a d a r - b as ed   u lt r aw id e b a n d   b r ea s t   c an ce r   d e tec ti o n .   T h es a n t e n n as   m ai n ta in   g o o d   im p e d a n c e   m at ch in g   u n d er   cu r v at u r e   an d   b o d y   co n t ac t ,   e n h a n ci n g   s u i ta b il it y   f o r   w ea r a b le   d i a g n o s t ics .   I n c o r p o r ati n g   r e f le ct o r s   wit h   c o n f o r m al  a n t e n n a r r a y s   s i g n i f ic a n tl y   b o o s ts   el ec t r o m a g n eti wa v e   p en et r at io n   in t o   b r ea s tis s u e,   im p r o v i n g   im a g i n g   s e n s i ti v it y .   St u d y   [ 1 1 ]   i n t r o d u c es  we ar ab le  ci r c u la r   p a tc h   an te n n a   ca p a b le   o f   o p e r at in g   i n   b o t h   o m n i -   an d   u n i d i r ec ti o n al  m o d es  wit h   d u al  p o l ar i za ti o n .   I i s   co n s t r u ct e d   o n   a   s in g le - l a y e r   f elt - b ase d   d i ele ct r ic   s u b s t r at e,   o f f er in g   c o s t - ef f e cti v e   an d   s t r a ig h t f o r wa r d   f a b r ic ati o n   p r o c ess .   So n i   et   a l.   [ 1 2 ]   i n t r o d u c a n   a n te n n a   d esi g n   f o r   tu m o r   d et ec ti o n ,   im p l em e n te d   o n   a   f le x i b le   p o l y i m i d e   s u b s tr at e.   A   h u m a n   tis s u e   m o d el   co n t ai n i n g   a   t u m o r   is   d e v e lo p ed ,   a n d   v a r i o u s   s im u lati o n   a n a ly s es   a r e   p e r f o r m e d   w it h   t h e   t u m o r   p o s i tio n e d   b o t h   in   f r o n o f   a n d   b eh in d   t h a n t e n n t o   e v al u ate   its   s en s i n g   ca p a b i lit y .   I n   s t u d y   [ 1 3 ] ,   t h e   p o t en tia o f   c o m p ac t   ci r c u l a r   b o w - t ie  s l o w ea r a b l t ex til a n t en n f o r   m e d ic al  i m a g i n g   ap p li ca ti o n s   is   i n v est ig ate d .   d ie lec tr ic   b r ea s t   p h a n t o m   wit h   i n cl u s i o n s   o f   v a r y i n g   s i ze s   a n d   p o s iti o n s   is   em p l o y e d   to   s i m u lat ea r l y - s ta g e   m ali g n a n t   t u m o r s   a n d   ass es s   t h e   a n te n n a s   d ete cti o n   ca p a b il ities .   T h ar ticle  [ 1 4 ]   p r o p o s ed   c o m p ac d u al - an ten n a   s y s tem   o p er atin g   i n   th 2 . 4   GHz   I S b an d   f o r   b io telem etr y   ap p licatio n s .   I n it ially   m in iatu r ized   T - s h ap e d   r eso n ato r   an d   s h o r tin g   v ia  was  d esig n   an d   later   was  tr an s f o r m ed   t o   d u al  an ten n s y s tem .   I n   o r d er   to   im p r o v is o latio n   b etwe en   t h two   el em en ts   n eu tr al  lin e   alo n g   with   d ef ec te d   g r o u n d   wer em p lo y ed .   T h e   p r o p o s e d   s y s tem   ac h iev es  en h a n ce d   is o latio n   ( - 3 7   d B ) ,   m ak in g   it su itab le  f o r   im p lan t ab le  d ev ices.  W ith   lo SAR ,   it m ee ts   h ea lth   s af ety   s tan d ar d s   wh ile  s u p p o r tin g   h ig h - s p ee d   d ata  tr an s m is s io n .   m in iatu r ized   im p lan tab le  an ten n o p e r atin g   in   th 4 0 1 4 0 6   MH m ed ical   im p lan co m m u n icatio n   b a n d   h as  b ee n   d ev elo p ed   [ 1 5 ]   wit h   co m p ac f o o tp r i n o f   1 2 × 1 2 ×0 . 6 4   m m .   T h an ten n is   f ab r icate d   o n   b io - c o m p atib le  m ater ial  an d   in s u lat ed   with   a   s ilico n e   co atin g   f o r   s af ety .   Simu latio n s   an d   m ea s u r em en ts   in   b o d y   p h an to m s   co n f ir m   7 4   MH b a n d wid th   an d   lo s p ec if ic  ab s o r p tio n   r ate,   m ee tin g   s af ety   s tan d ar d s .   I m p lan ta b le  an ten n as  f o r   in tellig e n h ea lth   m o n ito r in g   s y s tem s   ar s tu d i ed   in   [ 1 6 ] ,   with   a   f o cu s   o n   th e f f ec ts   o f   h u m a n   b o d y   p ar am ete r s   lik p er m i ttiv ity   an d   co n d u ctiv ity   o n   an ten n p er f o r m an ce .   T wo   ty p es  o f   ca p s u le  an ten n a s   is o lated   an d   s u r f ac ty p es  ar co m p ar ed ,   a n d   an   in n er - lay e r   d ip o le  an ten n is   p r o p o s ed   to   m in im ize  tr an s m is s io n   lo s s   wh ile  m ax im izin g   r ec eiv ed   p o wer .   T h e   d esig n   o p tim izes   p er f o r m an ce   b y   ad j u s tin g   th e   in ter n al  im p e d an ce .   T h d esig n   o f   im p lan tab le   an ten n as  f o r   in tellig en h ea lth   m o n ito r in g   s y s tem s   [ 1 7 ]   is   an aly ze d   th r o u g h   th elec tr o m ag n etic  n ea r - f ield   d is tr ib u tio n   in   th h u m a n   alim en tar y   ca n al.   T h e   s tu d y   i n v esti g ates  th im p ac o f   o p e r atin g   f r e q u en c y ,   b o d y   co n d u ctiv ity ,   an d   o r g an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Wea r a b le  a n d   imp l a n ta b le   a n ten n a s   fo r   h ea lth c a r a p p lica t io n s :   a d va n ce men ts ,     ( S a me era   P . )   829   p lace m en o n   th e   an ten n a' s   elec tr o n ic  f ield   d is tr ib u tio n   an d   t r an s m is s io n   ch ar ac ter is tics .   I m p ed an ce   m atch in g   an d   tr an s m is s io n   ef f icien cy   a cr o s s   d if f er en o r g an s   ar also   co m p ar e d .   q u a d - elem en MI MO   an ten n [ 1 8 ]   is   in teg r ated   with in   h ea d   i m p lan to   en h an ce   d ata  r ates  an d   r e d u ce   m u ltip ath   f a d in g .   W ith   v alid ated   ch an n el  ca p ac ity   o f   1 9 . 9 b p s / Hz,   th is   d esig n   s ig n if ican tly   o u tp er f o r m s   tr ad itio n al  s in g le - an ten n s y s tem s   f o r   im p lan tab le  ap p licatio n s .     co m p ac d u al - b a n d   cir cu l ar ly   p o lar ized   im p lan tab le  a n ten n [ 1 9 ]   is   d esig n ed   f o r   b io m ed ical   telem etr y   in   I MD s .   Usi n g   s y m m etr ic  m ea n d er in g   s lo ts   an d   s h o r tin g   p i n s ,   th an ten n ac h iev es   m in iatu r izatio n   wh ile  m ai n tain in g   r ig h t - h an d   cir cu la r   p o l ar izatio n   an d   s tab le  p er f o r m an ce   ac r o s s   v ar ied   tis s u ty p es.  I n teg r ate d   with in   b i o co m p atib le   s h ell,   it  d em o n s tr ates  s af SAR   lev els  an d   r eliab le  o p er atio n   ac r o s s   b o th   wir eless   m ed ical   telem etr y   s er v ice   ( W MT S)   an d   I SM  b an d s .   co m p ac t   3 cu b ic  MI MO   an ten n [ 2 0 ]   with   cir c u lar   p o lar izatio n   is   p r o p o s ed   f o r   im p l an tab le  b io telem etr y   i n   th u p p er   ar m ,   o p er atin g .   T h an ten n e n s u r es  p o lar iz atio n - in s en s itiv co m m u n icatio n   an d   r eliab le  p er f o r m an c ev en   with   b o d y   m o v em en t,  ac h iev in g   lo SAR   an d   h ig h   d ata  r ates.  An   u ltra co m p ac 1 ×2   im p la n tab le  an ten n ar r ay   [ 2 1 ]   is   d esig n ed   f o r   teleh ea lth   m o n it o r in g   o n   th I o T   p latf o r m .   C o m p ar ed   t o   s in g le  an ten n elem en t,  th ar r ay   d em o n s tr ates  s ig n if ican i m p r o v em en ts   i n   g ai n ,   f r o n t - to - b ac k   r atio ,   an d   ef f icie n cy   d u e   to   r e d u ce d   cr o s s - p o lar izatio n .   Valid ated   t h r o u g h   b o th   s im u latio n s   an d   p h an to m - b ased   m ea s u r em e n ts ,   th a n ten n ar r a y   o f f er s   en h an ce d   d i r ec tio n ality   an d   e n er g y   ef f icie n cy   f o r   r eliab le  b io telem etr y .   co m p ac d if f er en tial  in teg r ated   an ten n [ 2 2 ]   is   d ev elo p ed   f o r   im p lan tab le  m ed ical  d e v ices.  T h an ten n a' s   p er f o r m an ce   i s   v alid ated   th r o u g h   s im u latio n s   an d   m ea s u r em en t s   in   r ea lis tic  b o d y   p h an t o m s ,   s h o win g   r eliab le   im p ed a n ce   b an d wid th s   an d   lo w   f ar - f ield   g ain s .   SAR   an aly s is   co n f ir m s   th e   an ten n a' s   s u itab ilit y   f o r   s af b io m ed ical  telem etr y   an d   co n tin u o u s   h ea lth   m o n ito r in g .   A   co m p ac t   im p lan tab le   an ten n [ 2 3 ]   in te g r ated   with   a   r ec tifie r   en ab les  ef f icien d u al - b an d   wir eless   p o wer   tr an s f er   an d   d ata  tr an s m is s io n .   T h an ten n s y s tem ,   test ed   in   r ea lis tic  p h an to m s ,   ac h ie v es  h ig h   R F DC   ef f icien cy   an d   s af SA R   lev els.  Dem o n s tr at ed   co m m u n icatio n   u p   to   2   m eter s   co n f ir m s   th an ten n a' s   s u itab ilit y   f o r   r e m o t p atien h ea lth   m o n ito r in g .   T h d esig n   in   [ 2 4 ]   in tr o d u ce s   co m p ac cir cu la r   d u al - b an d   im p lan tab le  an ten n u s in g   v ia  h o les,  g r o u n d   s lo ts ,   an d   s u p er s tr ate  to   ac h ie v m in iatu r izatio n .   T h d esig n   in   [ 2 5 ]   p r esen ts   m in iatu r ized   d u al - elem en Me d R ad io   MI MO   an te n n a   th at  em p lo y s   s p ir al   r ad iato r ,   a   h elica g r o u n d   s tr u ctu r e,   a n d   f o ld e d   g r o u n d   s t r ip s   to   wid en   b an d wid th   a n d   im p r o v is o latio n .   tr ip le - b an d   im p lan tab le   an t en n s y s tem   i n   [ 2 6 ]   f u r th er   r e d u ce s   s ize  th r o u g h   m ea n d er e d   r ad iatin g   p at h s ,   an   o p en - e n d ed   g r o u n d   s lo t,  an d   s h o r tin g   p in ,   wh ile  its   in teg r atio n   with   m icr o elec tr o n ics  an d   s en s o r s   an d   its   ev alu ated   lin k   b u d g et  s u p p o r its   u s in   v ar ied   in - b o d y   ap p li ca tio n s .   T h r ap i d   d e v elo p m e n o f   wea r ab le  an d   im p lan ta b le  an ten n a   tech n o lo g ies  is   tr an s f o r m in g   h ea lth ca r b y   en ab lin g   co n tin u o u s   m o n i to r in g   an d   co m m u n icatio n   f o r   m ed ical  ap p licatio n s .   T h ese  an ten n as,  r an g in g   f r o m   f r a ctal - b ased   wea r ab le  d esig n s   to   u ltra - co m p ac im p la n tab le  s y s tem s ,   h av d em o n s t r ated   im p r o v em en ts   in   b an d wid th ,   g ain ,   e f f icien cy ,   an d   s af ety ,   p a r ticu lar ly   in   m ee tin g   SAR   r eg u latio n s .   T h ey   ar n o in teg r al  t o   body - ce n tr ic  wir eless   co m m u n icatio n   s y s tem s   th at  s u p p o r d iag n o s tics ,   th er ap y ,   an d   lo n g - ter m   h ea lth   m o n ito r in g .   I n n o v atio n s   in   m ater ial  s cien ce ,   s tr u ctu r al  m in iatu r izatio n ,   an d   s y s tem   in teg r atio n   h av f u r th er   en h an ce d   th eir   p e r f o r m an ce ,   m ak in g   th e m   in d is p en s ab le  c o m p o n e n ts   o f   m o d er n   b io m ed ic al  d ev ices.   T h f o llo win g   s ec tio n s   o f   th is   p ap er   ex p lo r th ess en tial  asp ec ts   o f   th is   ev o lv in g   f ield .   Sectio n   2   co v er s   th e   cr itical  d esig n   co n s id er atio n s   f o r   wea r ab le   an d   im p lan ta b le  an ten n as,  in cl u d in g   s tr u ctu r al  a n d   m ater ial  f ac to r s .   Sectio n   3   d elv es  in to   th k ey   ev alu atio n   m etr ics  th at  d eter m in th eir   ef f ec tiv en ess   an d   s af ety .   Sectio n   4   p r esen ts   r ec en ad v a n ce s   in   r ec o n f ig u r ab l an ten n a   s y s tem s   tailo r ed   to   d y n am ic  h ea lth ca r e   s ce n ar io s .   Fin ally ,   s ec tio n   5   s u m m ar izes th f in d in g s   an d   o u t lin es f u tu r r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   DE S I G ASPE CT S O F   WE ARAB L E   A ND  I M P L A NT A B L E   AN T E N NAS   R ec en r esear ch   o n   wea r ab l an d   im p lan tab le  a n ten n as   h as  f o c u s ed   o n   im p r o v in g   f lex ib ilit y ,   co m p ac tn ess ,   an d   p e r f o r m an c n ea r   th h u m an   b o d y .   Key   d esig n   s tr ateg ies  in clu d u s in g   lo w - lo s s   s u b s tr ates,   o p tim izin g   g r o u n d   p lan es,   an d   m o d i f y in g   an ten n g eo m etr y   to   m ain tain   im p ed a n ce   m atch i n g   a n d   b an d wid t h .   Flex ib le  m ater ials   an d   co m p ac s tr u ctu r es  h elp   en s u r c o m f o r a n d   r eliab ilit y .   T h is   s ec tio n   h ig h lig h ts   ess en tial  d esig n   asp ec ts   b ase d   o n   th ese  d ev elo p m en ts   an d   p r esen ts   th ev o lu tio n   o f   p r o p o s ed   wid eb an d   an ten n a.     2 . 1 .     Ro le  o f   c o nd uct iv m a t e ria l   T h m ater ial  s elec ted   f o r   th e   co n d u ctiv ele m en ts   o f   th a n ten n p lay s   cr itical  r o le  in   d eter m in in g   its   ef f icien cy   an d   f u n ctio n alit y .   I m u s en s u r e f f ec tiv s ig n al  tr an s m is s io n   an d   allo f o r   ad ju s tm en ts   to   im p r o v p er f o r m an ce .   I n   wea r ab le  a n ten n s y s tem s ,   co n d u ctiv m ater ials   f o r m   t h co r o f   b o th   r a d iatin g   ele m en ts   an d   f ee d lin es,  en ab lin g   ef f icien s ig n al  tr an s m is s io n .   T h er ar v ar io u s   co n d u ctin g   m ater ial  o th er   th an   co p p er ,   th at  in clu d es  s ilv er ,   Ag NW /P DM S,   Gr ap h en an d   g o ld   wh o s p er f o r m a n ce   ar s tu d ied   in   [ 2 7 ] .   Per f o r m an ce   tu n in g   i n   [ 1 ]   was  ac h iev e d   b y   in tr o d u cin g   v ar io u s   s lo g eo m etr ies,  in clu d in g   v er tical  in c is io n s   an d   in v e r ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 2 7 - 841   830   C   s h ap es,  en h an cin g   im p ed an ce   alig n m en an d   b a n d wid th   with o u s ig n if ican tl y   af f ec tin g   r a d iatio n   ef f icien cy .   T h d esig n   in   [ 2 ]   in co r p o r ates  m etal - in s u lato r - m etal  co n f ig u r atio n   wh er cir cu lar   m etal  d is k   p o s itio n ed   at   th f ee d   tip   s tr en g th en s   elec tr o m ag n etic  co u p lin g   a n d   m in im izes  s ig n al   r etu r n .   s im ilar   r elian ce   o n   c o n d u ctiv p ath w ay s   is   s ee n   in   [ 3 ] ,   wh er a   m icr o s tr ip - f ed   a n ten n i n teg r ates  PIN   d io d to   allo f r eq u e n cy   r ec o n f ig u r ati o n   ac r o s s   I SM  b an d s .   I n   [ 4 ] ,   th an ten n a   s tr u ctu r f ea tu r es   s tack ed ,   u m b r ella - s h ap ed   r ad iato r s   u s in g   s tan d a r d   co n d u ctiv m ate r ials ,   m o d eled   with   s im p lifie d   ass u m p tio n s   s u ch   as  tr ea tin g   th b atter y   as  a   p er f ec t   co n d u cto r   to   e v alu ate  elec tr o m a g n et ic  in ter ac tio n   ac cu r ately .   T e x tile - b ased   d esig n s   in   [ 5 ]   u s co n d u ctiv t h r ea d s   e m b r o id e r ed   o n to   f ab r ic   to   c r ea te  b o th   th p atch   an d   g r o u n d   p lan e,   o f f e r in g   f lex ib ilit y   wh ile  m ain tain in g   ac ce p tab le  ef f icien cy .   T h AM C   u n it  d esig n   in   [ 6 ]   em p lo y s   p atter n ed   m etallic  g eo m etr ies,  s u ch   as  co m b - s h ap ed   s tr u ctu r es,   to   tu n s u b - GHz   p er f o r m an ce   an d   im p r o v e   s h ield in g   n ea r   th e   h u m an   b o d y .   An ten n as  lik th o n in   [ 7 ]   u s Mo o r e s   f r ac t al  s h ap es  etch ed   f r o m   co n d u ct iv lay er s   to   cr ea te   ef f icien cu r r en p at h s .   Similar ly ,   th a n ten n a   in   [ 8 ]   f ea tu r es   co n d u ctiv lay o u ts   o p tim ized   f o r   m icr o s tr ip - f e d   an d   lo o p - b ased   co n f i g u r atio n s   to   m ain tain   m in im al  s ig n al  lo s s .   T h d u al - p o lar ized   wea r ab le  an ten n in   [ 1 0 ] u s ed   f o r   b r ea s ca n ce r   d etec ti o n ,   u s es  co p p e r   tr ac es  to   s u p p o r o r th o g o n al   cu r r en in d u c tio n ,   en s u r in g   d u al - ax is   p o lar izatio n   an d   s tab le  o p er atio n .   T h co n d u ctiv lay er   in   [ 1 1 ]   f o r m s   th r ad iatin g   p at ch ,   en ab lin g   s ig n al  tr an s m is s io n   an d   r ec ep tio n .   I t s   g eo m etr y   co n tr o ls   p o lar izati o n   an d   im p e d an ce ,   wh ile  m ain tain in g   f lex ib ilit y   f o r   wea r a b le  u s e.   T h a n ten n a   in   [ 1 2 ]   em p lo y s   co p p er   as  th e   co n d u ctiv lay e r   f o r   b o th   th in s et - f ed   p atch   an d   g r o u n d   p lan e,   e n s u r in g   ef f ici en cu r r e n f lo w   an d   s tab le  r ad iatio n   p e r f o r m an ce .   T h c o p p er   m etalliza tio n   f o r m s   th e   p r im ar y   r ad iatin g   s u r f ac e,   en ab lin g   r elia b le  in ter ac tio n   with   t h f le x ib le  p o ly i m id s u b s tr ate.   T h is   co n d u ctiv e   lay er   is   ess en tial  f o r   ac cu r ate   s en s in g ,   s u p p o r tin g   co n s is ten f ield   d is tr ib u tio n   wh en   th a n ten n is   p lace d   n ea r   th h u m a n   tis s u m o d el  f o r   tu m o r   d etec tio n   T h an ten n in   [ 1 3 ]   u s es self - ad h esiv co p p er   tap as  th co n d u ctiv lay e r ,   p r o v id i n g   s tab le  cu r r e n f lo ac r o s s   th b o w - tie  s lo s tr u ctu r e.   I ts   f le x ib ilit y   allo ws  th co n d u ctiv e   m ater ial  to   co n f o r m   s m o o th ly   to   th d e n im   s u b s tr ate,   s u p p o r tin g   wea r ab le  o p e r atio n .     I m p lan tab le  a n ten n as  r eq u ir e   p r ec is d esig n   o f   co n d u ctiv tr ac es  th at  a r ty p ically   s e aled   with in   b io co m p atib le  lay e r s   to   av o id   d ir ec t tis s u ex p o s u r wh ile  p r eser v in g   elec tr ical  f u n ctio n alit y .   I n   [ 1 4 ] ,   f ea t u r es  s u ch   as  s lo tted   p atch es,  s h o r tin g   v ias,  an d   T - s h a p ed   r eso n at o r s   ar in clu d ed   to   r ed u ce   a n ten n s ize  an d   tailo r   p er f o r m an ce   with in   th 2 . 4 2 . 4 8   GHz   b an d .   Ad d itio n al  s tr u ctu r es  lik n eu tr aliza tio n   lin es  an d   d ef ec ted   g r o u n d   p la n es  h elp   m an a g e   m u tu al  in ter f e r en ce   in   m u lt i - elem en s etu p s .   T h d esig n   in   [ 1 5 ]   ad o p ts   m ea n d er ed - lin p atch   b ac k ed   b y   g r o u n d   p lan e,   u s in g   s lo ts   to   ex ten d   th c u r r en p ath   an d   m i n iatu r e   co ax ial  f ee d   f o r   s ig n al  in p u t.   I n   [ 1 6 ] ,   th d ip o le  r a d iato r   c an   b p o s itio n ed   o n   t h ca p s u le’ s   o u ter   s h ell  o r   em b ed d e d   with in ,   with   ex ter n al  p lace m en b en e f itin g   f r o m   d ir ec in ter ac tio n   with   b o d ily   f lu id s   f o r   b etter   m atch in g   an d   tr an s m is s io n .   T h im m er s ed   co a x ial  d ip o l an ten n a   ( I C DA )   s tr u ctu r en h an ce s   th is   b y   s u r r o u n d in g   th d i p o le  in   d ei o n ized   wate r   to   m in im ize   d ie lectr ic  lo s s es.  Desig n s   lik [ 1 8 ]   em p l o y   c o p p e r - b ased   m ea n d er ed   r ad iato r s   an d   ce n tr al   v ias  to   lim it   s u r f ac wav p r o p ag atio n   an d   e n h an c s ig n al  is o latio n   i n   co m p ac co n f ig u r atio n s .   T h an ten n in   [ 1 9 ]   in c o r p o r ates  s h o r tin g   p in s   an d   s tr ateg ically   p lace d   s lo ts   o n   th g r o u n d   p lan to   s u p p o r cir cu l ar   p o lar izatio n   an d   b r o a d er   b a n d wid th .   I n   [ 2 0 ] ,   c o p p e r   s tr ip s   an d   asy m m etr ical  g r o u n d - p la n c u ts   ar e   u s ed   f o r   b o th   tu n i n g   an d   p o lar izatio n   co n tr o l.   Similar ly ,   [ 2 1 ]   u tili ze s   co p p er   t o   f ab r icate   co m p a ct  lo o p   elem e n ts   an d   s h o r tin g   s tr u ct u r es,  e n s u r in g   s tr o n g   s ig n al  p r o p ag a tio n   ev en   in   h ig h - d ielec tr ic  en v ir o n m en ts .   I n   [ 2 2 ] ,   c o n d u ctiv s p ir al   an d   in ter d ig ital  b r an c h es  s u p p o r d if f er en tial  f ee d i n g ,   en co u r a g in g   r ad iatio n   m o d es  th at  lim it  in ter f er en ce .   T h s p ir al  r ad iato r   in   [ 2 3 ]   is   tu n ed   f o r   o p er atio n   at  0 . 9 1 5   an d   2 . 4 5   GHz   b y   co m b in in g   p ath   elo n g atio n   a n d   s lo t - lo a d in g   tech n iq u es  with   c o ax i al  f ee d ,   ac h ie v in g   ef f ec tiv im p ed a n ce   alig n m e n ac r o s s   b o th   b an d s .   T h a n ten n in   [ 2 4 ]   u s es  m etal  co n d u ct o r s   p r im ar ily   co p p er   with   tin - co ated   f in is h   to   f o r m   th e   r ad iatin g   p a tch ,   g r o u n d   p la n e,   a n d   v ia  co n n ec tio n s .   T h ese   co n d u ctiv elem e n ts   g u id th e   cu r r en t f lo th at  en a b les d u al - b an d   o p er atio n   a n d   m ain tain   s tab le  p er f o r m an ce   wh en   th an ten n is   im p lan te d   in   tis s u e.   T h an ten n in   [ 2 5 ]   u s es  m etallic  s p ir al  an d   h elix   lin es  o n   th p atch   an d   g r o u n d   t o   g u id c u r r en t   ef f icien tly ,   en ab lin g   m in iatu r izatio n   an d   wid im p e d an ce   b an d wid th .   T h ese  co n d u ctiv p ath s   also   m ain tain   lo m u tu al  co u p lin g   i n   th d u al - elem en MI MO   co n f ig u r atio n .   T h an te n n a   [ 2 6 ]   u s es  m etallic  tr ac es  f o r   t h s er p en tin r ad iatin g   p atch ,   s h o r tin g   v ia,   an d   co a x ial  f ee d   to   g u id c u r r en ts   ef f icien tly ,   ac h iev in g   tr ip le - b an d   o p er atio n   an d   m in iatu r izatio n .   Gr o u n d   p lan s lo ts   en h an ce   im p ed an ce   m atch in g   an d   cr ea te  an   ex tr r eso n an ce   with o u alter in g   p a tch   cu r r en t.  C o n d u cto r s   f o r   b atter ies  an d   s en s o r s   en s u r p r o p er   elec tr ical  co n n e ctiv ity   th r o u g h o u th im p lan t   Acr o s s   b o th   wea r ab le  a n d   i m p lan tab le  an ten n a   tech n o lo g ies,  co n d u ctiv m ate r ials   p lay   an   ess en tial  r o le  in   s h ap in g   p e r f o r m an ce ,   c o n tr o lli n g   im p ed a n ce ,   an d   s u p p o r tin g   r ad iatio n   b eh av i o r .   C o p p er   r em ain s   th s tan d ar d   d u to   its   s u p er io r   elec tr ical  p r o p er ties ,   th o u g h   alter n ativ es  lik co n d u ctiv t ex tiles   o f f er   u n iq u a d v an ta g es  in   f lex ib ilit y .   W ea r ab le  d e s ig n s   f o cu s   o n   l o w - p r o f ile,   r ec o n f i g u r a b le  s tr u ct u r es  th at  m ain tain   p er f o r m an ce   d esp ite  m o v em en a n d   b o d y   p r o x i m ity .   C o n v er s ely ,   im p lan tab le  s y s tem s   d em an d   b io co m p atib ilit y ,   co m p ac tn ess ,   an d   p r ec is e   tu n in g   to   o p er ate   ef f icien tly   with in   th co m p lex   d ielec tr ic  en v ir o n m en o f   th e   h u m an   b o d y .   I n   b o th   ap p licatio n s ,   th e   d elib er ate   u s o f   c o n d u ctiv m ater ials ,   g eo m etr ical  d esig n ,   an d   s tr u ct u r al  o p tim izatio n   en s u r es  th at   th an te n n as  m ee t   th eir   p er f o r m an ce   g o als wh ile  r em ain in g   f u n ctio n al  in   th eir   r esp ec tiv s ettin g s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Wea r a b le  a n d   imp l a n ta b le   a n ten n a s   fo r   h ea lth c a r a p p lica t io n s :   a d va n ce men ts ,     ( S a me era   P . )   831   2 . 2 .     Ro le  o f   s ub s t ra t ma t er ia l   T h s u b s tr ate  is   k ey   co m p o n en in   wea r ab le  an ten n d esig n s ,   in f lu en cin g   f lex ib ilit y ,   s ize,   an d   o v er all  p er f o r m a n ce .   T h r ig h s u b s tr ate  m ater ial  h elp s   ac h i ev b alan ce   b etwe en   elec tr i ca ef f icien cy   a n d   co m f o r d u r in g   u s e.   T h e   s u b s tr ate  s elec tio n   f o r   wea r ab l an ten n as  p lay s   cr u cial  r o le  in   d eter m in i n g   f lex ib ilit y ,   ef f icien cy ,   an d   o v e r all  an ten n a   p e r f o r m an ce .   R T /d u r o id   5 8 8 0 ,   u s ed   in   [ 1 ] ,   o f f e r s   lo w   d ielec tr ic   co n s tan ( εr = 2 . 2 2 )   a n d   an   e x tr em ely   lo lo s s   tan g en ( tan δ = 0 . 0 0 0 9 ) ,   en a b lin g   s em i - f le x ib le  s tr u ctu r es  th at   co n f o r m   well  to   th h u m an   b o d y   w h ile  m ain tain in g   b r o a d b an d   s tab ilit y .   Ar lo n   AD  4 5 0 ,   as  s ee n   in   [ 2 ] p r o v id es  h ig h er   r elativ p e r m itti v ity   ( εr = 4 . 5 )   an d   lo l o s s   tan g en ( tan δ = 0 . 0 0 3 5 ) ,   f a cilitatin g   im p r o v ed   im p ed an ce   m atch in g   a n d   t h ex citatio n   o f   m u ltip le  r eso n a n m o d es.  R o g e r s   Du r o id   R O3 0 0 3 ,   ad o p ted   in   [ 3 ] ,   en s u r es  lo d ielec tr ic  lo s s es  at  2 . 4   GHz   an d   5 . 8   GHz   f r eq u e n cies,  th an k s   to   its   s tab le  εr   o f   3   an d   lo w   tan δ  o f   0 . 0 0 1 3 .   Po ly im id e ,   ch o s en   in   [ 4 ] ,   is   n o tab le  f o r   its   ex ce p tio n al  f lex ib ilit y ,   m i n im al  th ick n ess   ( 0 . 0 5   m m ) ,   an d   b io co m p atib ilit y ,   s u p p o r tin g   lay er e d   in teg r atio n   o f   s en s o r s   with o u s ac r if icin g   co m f o r t.  C o tto n   f ab r ic  is   ex p lo r ed   in   [ 5 ]   f o r   it s   ea s o f   em b r o id er y   an d   m ea s u r ed   d ielec tr ic  p r o p e r ties   ( εr     1 . 6 ,   tan δ    0 . 0 2 ) ,   p r o v in g   s u itab le  f o r   lo w - p r o f ile  R d esig n s .   n an o c o m p o s ite  s u b s tr ate,   d ev elo p ed   in   [ 6 ] ,   u s es  s ilico n e   r u b b er   in f u s ed   with   B aT iO₃  to   b o o s p er m itti v ity   ( ε r     6 . 2 4 )   wh ile  r etain in g   f lex ib ilit y   a n d   b io - co m p atib ilit y ,   with   s tr ict  p r o ce s s   co n tr o en s u r in g   d ielec tr ic  in teg r ity .   R o g er s   R T /Du r o id   5 8 8 0 ,   a g ain   u tili ze d   in   [ 7 ] ,   is   v alu ed   f o r   its   PTFE - b ased   c o m p o s ite  s tr u ctu r an d   h i g h   s ig n al  in teg r ity   in   b r o a d b an d   s y s tem s .   I n   [ 8 ] ,   h y b r id   s u b s tr ate  ap p r o ac h   co m p ar es  FR 4   an d   R o g e r s   5 8 8 0   f o r   C PS   an d   f r ac tal  an te n n as,  r esp ec tiv ely ,   s h o win g   th at  lo wer   d ielec tr ic  co n s tan ts   en h an ce   f r eq u en c y   r esp o n s an d   en v ir o n m en t al  s tab ilit y .   Kap to n   p o ly im id e,   ex a m in ed   in   [ 8 ] ,   i s   em p lo y ed   f o r   b r ea s t - co n f o r m al  an ten n as,  b alan cin g   εr   ( 3 . 5 )   an d   f le x ib ilit y ,   with   th u s o f   s u p er s tr ate  l ay er   p r o v id in g   ad d itio n al  b io co m p atib ilit y .   T h ese  m ater ial  ch o ices  u n d er s co r th im p o r tan ce   o f   b alan cin g   d ielec tr ic  p er f o r m an ce   with   p h y s ical  ad ap tab ilit y   f o r   ef f ec tiv wea r ab le  a n ten n a   d ep lo y m e n t.  T h f elt  s u b s tr at [ 2 2 ]   e n s u r es  f le x ib ilit y   a n d   co m f o r t   f o r   wea r ab le   ap p licatio n s .   I ts   d ielec tr ic   p r o p er ties   h elp   m ain tain   im p ed an ce   m atc h in g   an d   s tab le  r ad iatio n   p e r f o r m an ce .   Ad d iti o n ally ,   its   lo w   co s an d   s im p le  f ab r icatio n   m a k i s u itab le  f o r   I o T   d e v ices.   T h e   p o ly im id an ten n a   [ 1 2 ]   u s es  f lex ib le,   lo w - l o s s   s u b s tr ate  ( εr = 3 . 5 ,   lo s s   tan g en t   0 . 0 0 1 ) ,   e n ab lin g   s tab le  r ad iat io n   an d   r eliab le  tu m o r   s en s in g   o n   h u m a n   tis s u e.   T h b o w - tie  an ten n a   [ 1 3 ]   o n   d en im   ( εr = 1 . 7 7 ,   l o s s   tan g en 0 . 0 3 0 3 4 ,   0 . 7   m m   th ick )   p r o v id es  co m f o r tab le   wea r ab le  in teg r atio n .   I n   b o th   d esig n s ,   th e   s u b s tr ate’ s   f lex ib ilit y   an d   d ielec tr ic  ch a r ac ter is tics   en s u r co n s is ten t f ield   d is tr ib u tio n   an d   ef f ec tiv a n ten n o p er atio n .     Fo r   im p lan tab le  a n ten n as,  s u b s tr ate  s elec tio n   em p h asize s   m in iatu r izatio n ,   b i o co m p atib ilit y ,   an d   elec tr ical  is o latio n   with in   th lo s s y   h u m a n   b o d y .   Hig h - p er m itti v ity   s u b s tr ates  s u ch   as  R o g er s   R O3 0 1 0     ( εr = 1 0 . 2 ,   tan δ    0 . 0 0 2 )   ar r e p ea ted ly   em p lo y ed   in   [ 1 4 ] [ 1 6 ] ,   o f f e r in g   s ig n if ican s ize  r e d u ctio n   an d   s tab le   p er f o r m an ce   th r o u g h   i n cr ea s ed   ef f ec tiv e   p er m itti v ity .   Sil ico n co atin g s   with   lo wer   ε r   ( 2 . 1 )   co m p lem en t   th ese  s u b s tr ates  b y   en h an ci n g   b io - co m p atib ilit y   a n d   r e d u cin g   tis s u in ter ac tio n .   Su b s tr ate/su p er s tr ate   co m b in atio n s ,   s u ch   as  th o s in   [ 1 7 ]   an d   [ 1 8 ] ,   u tili ze   th in   d iel ec tr ic  lay er s   to   m itig ate  s u r f ac wav ef f ec ts   an d   p r o v id e   m ec h an ical  r o b u s tn es s .   R o g er s   R T /Du r o id   6 0 1 0 ,   u s ed   in   [ 1 9 ] ,   o f f er s   a   s tab le  h i g h - εr   p latf o r m   th at   en h an ce s   im p ed an ce   m atch i n g   an d   m i n im izes  p er f o r m a n ce   v ar iatio n   d u t o   e n v ir o n m en t al  d ielec tr ic  s h if ts .   I n ter esti n g ly ,   s tu d y   [ 2 0 ]   ad o p t s   R T /Du r o id   5 8 8 0   ( εr = 2 . 2 )   f o r   cu b ic  an ten n c o n f ig u r atio n ,   lev er a g in g   lo w - lo s s   attr ib u tes  in   co m b in atio n   with   tis s u e - m im ick in g   AT E   p h an to m s   f o r   r ea lis tic  m o d elin g .   I n   [ 2 1 ] ,   R o g e r s   R T /Du r o id   3 0 0 3   is   s elec ted   f o r   its   b alan ce d   εr   ( 3 )   an d   b io co m p atib ilit y ,   s u itab le  f o r   r eso n an ce   i n   th e     2 . 4 5   GHz   an d   5 . 8   GHz   I SM  b an d s .   Hig h - d ielec tr ic  m a ter ials   lik ce r am ic  alu m in ( Al₂O₃ ,   εr = 9 . 8 )   ar e   in co r p o r ated   as  s u p er s tr ates  o r   ca s in g s   in   [ 2 2 ]   an d   [ 2 3 ]   to   e n h an ce   in s u latio n   an d   m ec h a n ical  s tr en g th   w h ile  s u p p o r tin g   elec tr ical  p er f o r m a n ce   an d   lo n g - te r m   im p lan s af ety .   C o llectiv ely ,   th ese  s u b s tr ate  s y s tem s   en s u r m in im al  elec tr o m ag n etic  lo s s ,   co m p ac f o r m   f ac to r s ,   an d   s af o p er atio n   with in   b io lo g ical  en v ir o n m e n ts .   Fig u r 1   tab u lates  s u b s tr ate  m ater ial,   p er m itti v ity   an d   ad v an tag es  in   wea r ab le  an d   i m p lan tab le  an ten n a   d esig n .   T h an ten n in   [ 2 4 ]   u s es  R o g er s   6 0 1 0 L as  its   s u b s tr ate  an d   s u p er s tr ate,   h ig h - p er m itti v ity   m ater ial  th at  h elp s   s h r in k   th a n ten n s ize  with o u s ac r if icin g   p er f o r m an ce .   I ts   lo lo s s es  allo th an ten n to   o p er ate   ef f icien tly   ev en   in   th h ig h ly   ab s o r p tiv h u m an   tis s u en v ir o n m en t.  B y   ad d in g   s u p er s tr ate  lay er ,   th d esig n   also   m in im izes  d etu n in g   f r o m   tis s u co n tact  a n d   h elp s   m ain tain   s tab le  d u al - b an d   r eso n an c e.   R o g er s   R T 6 0 1 0   is   u s ed   as  th e   s u b s tr ate  in   [ 2 5 ] ,   p r o v id in g   a   h ig h - p e r m itti v ity   p latf o r m   th at   r e d u ce s   an ten n s ize   wh ile   m ain tain in g   im p ed an ce   p er f o r m an ce .   A   th in   b io co m p atib l p o ly eth y len la y er   p r ev en ts   d ir ec co n tact  with   th s k in ,   s tab ilizin g   th an ten n a’ s   r eso n an ce   wh e n   im p lan t ed .   R o g er s   R T /d u r io d   6 0 1 0   p r o v id es  m ec h a n ical  s u p p o r an d   s tab le  r eso n an ce   ac r o s s   all  th r ee   b an d s ,   wh il en ab lin g   m in iatu r izatio n   [ 2 6 ] .   B io co m p atib le   ce r am ic  alu m in en ca s es  th d ev ice  f o r   s af im p lan tatio n ,   p r o tectin g   tis s u f r o m   n o n - b io c o m p atib le  s u b s tr ate  an d   elec tr o n ic  c o m p o n en ts .   Su b s tr ate  m ater ial  s elec tio n   is   p iv o tal  in   b o th   wea r ab le  an d   im p lan tab le  an ten n d esig n s ,   with   ea ch   ap p licatio n   p r esen tin g   u n iq u e   co n s tr ain ts .   W ea r ab le  a n ten n as  p r io r itize  f lex i b ilit y ,   co m f o r t,  an d   m ec h a n ical  r esil ien ce ,   th u s   f av o r in g   m ater ials   s u ch   as  p o ly im id e,   c o tto n ,   an d   s ilico n c o m p o s ites   th at  ca n   co n f o r m   to   th e   h u m an   b o d y   wh ile  p r eser v in g   elec tr o m ag n etic  in teg r it y .   I n   co n tr ast,  im p lan tab le   an ten n as  d em an d   m in iatu r izatio n ,   elec tr ical  is o latio n ,   an d   b i o - co m p atib ilit y ,   d r iv in g   th u s o f   h ig h - p er m it tiv ity   m ater ials   lik Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 2 7 - 841   832   R o g er s   R O3 0 1 0   an d   ce r am ic  alu m in a.   Acr o s s   b o th   d o m ain s ,   a   ca r ef u l   b alan ce   b etwe en   d ielec tr ic   p er f o r m an ce ,   s tr u ct u r al  p r o p e r ties ,   an d   ap p licatio n - s p ec if ic   co n s tr ain ts   g o v er n s   s u b s tr ate   ch o ice,   u ltima tely   in f lu en cin g   an ten n a   s ize,   ef f ic ien cy ,   an d   o p e r atio n al  r eliab ili ty .           Fig u r 1 .   Su b s tr ate  m ater ial  u s ed   in   wea r ab le  a n d   im p la n tab l an ten n as       2 . 3 .     F a brica t io t ec hn iqu es   T h p r o ce s s   o f   f ab r icatin g   w ea r ab le  an ten n as  in v o lv es  p r e cisi o n   tech n iq u es  to   cr ea te  th d esire d   g eo m etr y   a n d   p er f o r m an ce   c h ar ac ter is tics .   T h ese  m eth o d s   m u s ac co m m o d ate  b o th   elec tr ical  an d   p h y s ical   co n s tr ain ts   to   en s u r r elia b le  an d   ef f icien o p er atio n .   T h f ab r icatio n   o f   wea r ab le  a n ten n as,  as  s ee n   in   [ 1 ] ad o p ts   s y s tem atic,   m u lti - s tag ap p r o ac h   u s in g   s tan d ar d   p r in ted   cir cu it  b o ar d   ( PC B )   etch in g   m eth o d s .   T h e   p r o ce s s   b eg in s   with   a   b asic  r e ctan g u lar   p atch   an d   p r o g r ess es  th r o u g h   s ev er al  s tag es  o f   s tr u ctu r al  r ef i n em en t,   in clu d in g   th etch i n g   o f   v er t ical,   elo n g ated ,   an d   in v er ted   C   s lo ts   in to   th r ad iatin g   p atch   t o   en h an ce   im p ed an ce   m atch i n g   an d   b an d wid th .   Su b s eq u e n ad ju s tm e n ts   to   th f ee d lin in v o lv in tr o d u cin g   ap er tu r e   s lo ts   th at  f u n ctio n   as  s tep p ed   im p ed an ce   t r an s f o r m e r .   Similar ly ,   in   [ 2 ] ,   h ig h - p r ec is io n   PC B   f ab r icatio n   is   em p lo y ed   to   r ea lize  p e r io d ic  co r r u g ated   s lo ts   an d   ce n tr al  m etallic  d is k   with   0 . 5   m m   air   g ap .   I ter ativ s im u latio n - b ased   r ef i n em en t   lead s   to   en h an ce d   im p ed a n ce   m atch in g   an d   r a d iatio n   p er f o r m an ce ,   wh ile   s tan d ar d   SMA  co n n ec to r s   an d   m o u n tin g   p r o v is io n s   s u p p o r p r ac tical  d ep lo y m en t.  T h e   an ten n in   [ 3 ]   is   d esig n ed   u s in g   C ST  Mic r o wav Stu d io   an d   f ab r icate d   with   p r ec is io n   etch i n g   t ec h n iq u es.  Desig n   m o d if icatio n s ,   in clu d i n g   an   in v er ted   U - s lo an d   s lo tted   g r o u n d   p lan e,   en a b le  d u al - b an d   o p er atio n   an d   wid er   b an d wid th .   s u r f ac e - m o u n te d   PIN   d io d a n d   its   b iasi n g   ci r cu it  ar in co r p o r ated   f o r   ac ti v r ec o n f ig u r a b ilit y .   I n   [ 4 ] ,   h ig h ly   co m p ac an d   in teg r ated   an ten n s y s tem   ( 1 6 × 10 × 0 . 0 5   m m ³)   is   b u ilt  o n   p o ly im id f ilm   u s in g   p r ec is io n   lay e r in g   tech n iq u es.  T h is   in clu d es  s tack ed   lay er s   h o u s in g   b io s en s o r s   an d   elec tr o n ic  m o d u les,  with   co ax ial  f ee d   f o r   ex citatio n .   Per f o r m an ce   is   v alid ated   u s in g   a   f o u r - lay e r   h u m an   tis s u m o d el.   Dig ital  em b r o id e r y   is   em p l o y ed   i n   [ 5 ]   to   f ab r icate   ci r cu lar   m u ltip o r r ec ten n a   ar r ay   d ir ec tly   o n to   f ab r ic.   E ac h   tr ian g u lar   p atc h   elem en in clu d es  co m p ac tly   in teg r ated   v o ltag e - d o u b lin g   r ec tifie r ,   an d   d ec o u p lin g   s lo ts   in   th g r o u n d   p la n ar e   u s ed   to   r ed u ce   m u tu al  c o u p lin g ,   ac h ie v in g   h ig h   is o latio n   with in   2 4 ×2 4   cm ²  s u b s tr ate.   Ad d itiv m an u f ac tu r i n g   tec h n iq u es,  s u ch   as   f u s ed   f ilam en f ab r icatio n   ( FF F),   ar u s ed   in   [ 6 ]   to   ca s s ilico n e - ce r am ic  n an o c o m p o s ite  s u b s tr ates,  wh ile  co n d u ctiv A MC  p atter n s   ar ad d ed   u s i n g   s cr ee n   p r i n tin g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Wea r a b le  a n d   imp l a n ta b le   a n ten n a s   fo r   h ea lth c a r a p p lica t io n s :   a d va n ce men ts ,     ( S a me era   P . )   833   Min iatu r izatio n   is   ac h iev e d   th r o u g h   g e o m etr ic  m o d if icatio n s   th at  ex ten d   th e   cu r r e n p at h .   I n   [ 7 ] ,   f r ac tal  an d   lo o p   g eo m etr ies  a r p atter n ed   u s in g   p r ec is io n   etch in g ,   in co r p o r atin g   a   p ar tially   g r o u n d ed   p lan e   an d   em b ed d e d   s lo ts   to   en h an ce   im p ed an ce   an d   r ed u ce   b ac k - l o b e   r ad iatio n .   T h Mo o r e’ s   f r ac ta an ten n ap p lies   f o u r th - o r d e r   Mo o r cu r v with in   lo o p   f o r   co m p ac tn es s   an d   m atch in g .   I n   [ 8 ] ,   s q u ar m o n o p o le  is   in teg r ated   with   3 × 3   AM C   ar r ay   u s in g   win d m ill  an d   r in g   s lo p atter n   f o r   d u al - r eso n an ce   o p er atio n .   AM C   u n it  ce ll  d esig n   ev o lv es  th r o u g h   g eo m etr ic  o p tim izatio n   to   ac h iev b r o ad b a n d   b e h av io r .   L astl y ,   s tu d y   [ 1 0 ]   d etails  th d esig n   o f   C PW   f ee d   lin es  o p tim ized   f o r   Kap to n   s u b s tr ates.  B o th   s in g le -   an d   d u al - p o lar izatio n   an ten n as u n d er g o   g e o m etr ic  tu n in g   to   m ain tain   | S1 1 | - 1 0   d B   ac r o s s   2 4   GHz   an d   en s u r r o b u s t p er f o r m an ce   u n d er   v ar iab le  an ato m ical  co n d itio n s .   T h m eth o d   in   [ 1 1 ]   em p lo y s   f lex ib le  f elt  s u b s tr ate  with   co n d u ctiv e   f ab r ic  o n   b o th   s id es,  f o r m in g   co m p ac an d   wea r ab le  a n ten n a.   T h C AD - b ased   p atter n   is   laser - cu an d   ad h er ed   t o   th f elt  u s in g   ec o - f r ien d ly   d o u b le - s id ed   tap e.   A   3   m m   h o le  is   d r illed   8 . 5   m m   o f f - ce n te r ,   an d   5 0   Ω   SMA  co n n ec to r   is   s o ld er e d   to   co m p lete  th e   an ten n a .   T h an ten n i n   [ 1 2 ]   is   f ab r i ca ted   o n   f le x ib le  p o ly im id s u b s tr ate,   with   co p p er   m etalliza tio n   f o r m i n g   t h in s et - f ed   p atch   an d   g r o u n d   p lan e .   Stan d ar d   m icr o s tr ip   f ab r icatio n   m eth o d s   ar u s ed   to   d ef in th p atch   an d   s lo g eo m etr y ,   o p tim ized   f o r   tu m o r   d etec tio n .   An ten n in   [ 1 3 ]   is   b u ilt  o n   a   d en im   tex tile  s u b s tr ate,   with   th co n d u ctiv elem en ts   f o r m ed   f r o m   s elf - ad h esiv e   co p p er   tap e.   T h tap is   p r ec is ely   cu u s in g   laser   cu tter   an d   b o n d e d   to   b o th   s id es  o f   th s u b s tr ate,   wh ile  3   m m   th r o u g h - h o le   ac co m m o d a tes  th SMA  co n n ec to r .   T h e   f ab r icatio n   ap p r o ac h   u s es  ec o - f r ien d ly   ad h esiv es  an d   p r eser v es th m ec h a n ical  f lex ib ilit y   n ee d e d   f o r   co m f o r t ab le  wea r ab le  ap p licatio n s   I m p lan tab le  an ten n f ab r icatio n   b eg in s   in   [ 1 4 ]   with   s lo tted   p atch   d esig n   en h an ce d   v ia   T - s h ap ed   r eso n ato r s   an d   s h o r tin g   v ias  t o   r ed u ce   r eso n a n f r e q u en c y   an d   o p tim ize  im p ed a n ce .   Du al - an ten n v er s io n s   in co r p o r ate  s h ar ed   g r o u n d   a n d   d ec o u p lin g   m et h o d s ,   s u c h   as  n eu t r aliza tio n   lin es  an d   d ef ec te d   g r o u n d   s tr u ctu r es  ( DGS) ,   to   s u p p r ess   m u tu al  co u p lin g   a n d   im p r o v is o latio n .   I n   [ 1 5 ] ,   th s tr u ctu r is   r ef in ed   b y   s lo etch in g ,   ex ten d i n g   th c u r r e n p ath   to   ac h iev e   a   r eso n an ce   at  4 0 2   MH with   r etu r n   lo s s   o f   −2 3   d B .   Fab r icatio n   in v o lv es  p r ec is io n   etch in g   o n   R 0 3 0 1 0   s u b s tr ates  with   s ilico n co atin g s ,   an d   s im u latio n s   ar e   co n d u cte d   u s in g   C ST  an d   HFSS   to   v alid ate  SA R   an d   g ain   with in   m u lti - lay er ed   tis s u m o d els.  T h d esig n   in   [ 1 6 ]   u tili ze s   R o g er s   R O3 0 1 0   s u b s tr ate  with   co ax ial  f ee d in g   an d   in teg r ates  m ea n d er e d   lin es  an d   s lo ts   f o r   m in iatu r izatio n   an d   f r e q u en cy   tu n in g .   B io co m p atib ilit y   is   en s u r ed   with   s ilico n co atin g .   I n   [ 1 8 ] s em icir cu lar   m ea n d er e d   r a d iato r s   an d   m etallic  v ia  a r f ab r icate d   u s in g   m u ltil ay e r   PC B   p r o ce s s es.   E lectr o m ag n etic  s im u latio n s   an d   eq u iv alen cir cu it  m o d elin g   in   Key s ig h ADS  p r ec ed p h y s ical  p r o to ty p in g   to   en s u r ac cu r ac y .   Similar ly ,   s tu d y   [ 1 9 ]   in teg r ates  ce n tr o s y m m etr ic  s lo lo ad in g   an d   m etallic  s h o r tin g   elem en ts   to   ac h iev m in iatu r i za tio n   an d   d u al - b a n d   p er f o r m an ce ,   r el y in g   o n   m u ltil ay er   al ig n m en tec h n iq u es  ty p ical  o f   h ig h - f r e q u en c y   b io m ed ical  an ten n as.  T h f a b r icatio n   in   [ 2 0 ]   in v o lv es  etch in g   S - s h ap ed   m ea n d er ed   p atch es  o n   m u ltip le  cu b f ac es,  u s in g   d r y   s o lid   p h an to m s   to   em u late  tis s u p r o p er ties .   Var ian ts   f r o m   An t - 0   to   An t - 3   ar a n aly ze d   f o r   cir cu lar   p o lar izatio n   im p r o v e m en ts .   I n   [ 2 1 ] ,   s tan d ar d   p h o to lith o g r ap h y   an d   PC B   etch in g   ar u s ed   to   p r in an ten n elem en ts   o n   a   s u b s tr ate,   wh ich   is   th en   h o u s ed   in   titan iu m   en clo s u r ( εr = 4 3 )   t o   e n s u r b i o co m p atib ilit y .   Pre cise  s p ac in g   an d   elem e n alig n m en t   ar cr itical  f o r   in ter n al   p er f o r m an ce .   m o r m an u al  ap p r o ac h   is   f o llo wed   in   [ 2 2 ] ,   wh er 3 p r in tin g   an d   h a n d   ass em b ly   f o r m   cu b ic  ca s in g   u s in g   ce r a m ic  a lu m in s h ee ts   an d   Sty r o f o am   ca v ities   f o r   E d ec o u p lin g .   Feed in g   p o r ts   ar ad d ed   f o r   in - s itu   m ea s u r em e n ts .   Fin ally ,   st udy  [ 2 3 ]   f ab r icate s   m u ltil ay er   an ten n with   s p ir al  r ad iato r s ,   s u p er s tr ates,  an d   em b ed d ed   s lo ts .   C o ated   with   alu m in f o r   p r o tectio n   a n d   b i o co m p atib il ity ,   th an ten n a   is   tu n ed   u s in g   etch ed   s lo p atter n s   an d   s h o r ten ed   s tr ip s   to   ac h iev d u al - b an d   m atch in g   th r o u g h   ca r ef u co n tr o l   o f   in d u ctiv an d   ca p ac itiv p ar am eter s .   T h an te n n is   f ab r icate d   u s in g   R o g er s   6 0 1 0 L M   s u b s tr ate  m ater ial,   wh ich   is   cu an d   p atter n ed   to   f o r m   th e   p atch ,   g r o u n d   p lan e ,   a n d   v ia  s tr u ct u r es.  th in   co ati n g   is   ap p lied   to   th e   co n d u ctiv e   s u r f ac es  t o   p r ev en co r r o s io n   d u r in g   im p lan tatio n .   T h e   s u b s tr ate  a n d   s u p er s tr ate  lay er s   ar e   th en   b o n d e d   u s in g   lig h a d h esi v e,   en s u r in g   s tr u ctu r al  in teg r ity   with o u af f ec tin g   t h a n ten n a’ s   elec tr ical  p er f o r m an ce .   T h e   p lan a r   m o n o p o le   an ten n as   [ 2 5 ]   a r p atter n ed   o n   th R o g er s   R T 6 0 1 0   s u b s tr ate  with   s p ir al   r ad iato r s   an d   h elix   g r o u n d   lin es.  T h d u al - elem en t   MI MO   s y s tem   is   r ea lized   b y   p laci n g   two   elem en ts   clo s e   to g eth er ,   a n d   a   th in   b io co m p atib le  co atin g   is   a p p lied   to   p r ev e n tis s u co n tact,   en s u r in g   s tr u ctu r al   an d   elec tr ical  in teg r ity .   T h s er p e n tin p atch   [ 2 6 ] ,   o p e n - en d ed   g r o u n d   s lo t,   an d   s h o r tin g   v ia   ar p atter n e d   o n   th e   R o g er s   6 0 1 0   s u b s tr ate.   T h e   co ax ial  f ee d   is   ca r e f u lly   p o s itio n ed   f o r   im p e d an ce   m atc h in g ,   an d   th e n tire   d ev ice,   in cl u d in g   s en s o r s   an d   b atter ies,  is   en ca p s u lated   in   ce r am ic  alu m in a   to   e n s u r s af e   im p lan tatio n   Fig u r e   2   g iv es su m m ar y   o f   Fab r icatio n   T ec h n iq u es u s ed   in   W ea r ab l an d   I m p lan tab le  An ten n as.   T h f ab r icatio n   tech n i q u es  f o r   wea r ab le  an d   im p lan tab le  an ten n as  d em o n s tr ate  d iv er s ap p licatio n   o f   m ater ials ,   s tr u ctu r al  in n o v atio n s ,   an d   m an u f ac tu r i n g   m eth o d s   tailo r e d   to   ea ch   d o m ain ' s   s p ec if ic  co n s tr ain ts .   W ea r ab le  an ten n as  b en ef it  f r o m   tex tile  in teg r atio n ,   ad d itiv m an u f ac tu r i n g ,   an d   g eo m etr ic   m in iatu r izatio n   co m p ati b le  with   f lex ib le  s u b s tr ates.   I n   co n tr ast,  im p lan tab le   an ten n as  p r io r itize   b io co m p atib ilit y ,   m in iatu r izatio n ,   an d   s tab le  o p er atio n   with i n   th h u m an   b o d y ,   r ely i n g   o n   p r ec is m u ltil ay er   PC B   m eth o d s   an d   p r o tectiv e   co atin g s .   Acr o s s   b o th   d o m ain s ,   s im u latio n - d r iv e n   d esig n   iter atio n ,   ca r ef u l   s u b s tr ate  s elec tio n ,   an d   im p e d an ce   tu n i n g   a r ce n t r al  to   ac h i ev in g   e f f icien t,  c o m p ac t,   an d   ap p licatio n - s p ec if ic  an ten n s y s tem s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 2 7 - 841   834       Fig u r 2 .   Su m m ar y   o f   f a b r icat io n   tech n iq u es in   wea r ab le  a n d   im p lan tab le  a n ten n as       2 . 4 .     Ant enna   s t ruct ure   T h an ten n as  ar en g in ee r ed   th r o u g h   s tep - by - s tep   g e o m etr ical  en h an ce m en ts   an d   in teg r atio n   with   tu n in g   elem en ts ,   s u ch   as  s lo ts ,   s h o r tin g   v ias,  o r   r ec o n f ig u r a b le  cir cu its ,   to   m ee s p ec if ic   p er f o r m a n ce   tar g ets  in clu d in g   b an d wid th ,   g ain ,   i m p ed an ce   m atc h in g ,   a n d   s ize   co n s tr ain ts .   T h eir   ev o l u tio n   is   o f ten   g u id ed   b y   s im u latio n   an d   iter ativ e   p r o to ty p in g   to   en s u r e   co m p atib i lity   with   wea r ab le   o r   im p la n tab le  co n d itio n s ,   esp ec ially   co n s id er in g   th ef f ec ts   o f   h u m an   tis s u e.   T h is   d o cu m e n ca teg o r izes  an d   s u m m ar izes  an ten n a   d esig n   d ev elo p m en ts   ac r o s s   twen ty   r ec en citatio n s ,   d iv id ed   in to   wea r ab le  an d   im p l an tab le  ca teg o r ies,   s h o wca s in g   th p r o g r ess io n   in   s tr u ctu r al  m o d i f icatio n s   an d   t h co r r esp o n d in g   p er f o r m an ce   im p r o v e m en ts .   I n   [ 1 ] ,   f i v e - s tag a n ten n a   ev o lu tio n   ( An t - I   to   An t - V)   was  p r esen ted ,   s tar tin g   f r o m   s im p le  r ec tan g u lar   p atch   to   in co r p o r atin g   an   i n v er ted   C - s h ap ed   s lo an d   f ee d lin a p er tu r s lo ts ,   ac h iev in g   r eso n an ce   at   2 . 3 9   GHz   with   o v e r   1 2 f r ac tio n al  b an d wi d th .   Z h an g   et   a l.   [ 2 ]   d escr ib ed   a   s tag ed   d esig n   s tar tin g   with   p o o r   im p ed a n c ch ar ac ter is tics   an d   en d i n g   with   Fab r y - Per o t   r eso n a n b e h av io r   u s in g   MI M   co r r u g atio n s   an d   a   m etallic  d i s k .   T h an ten n in   [ 3 ]   a d d ed   a n   in v er ted   U - s h ap ed   s lo a n d   b iasi n g   cir cu it  f o r   f r eq u e n cy   r ec o n f ig u r ab ilit y   b etwe en   2 . 4   GHz   an d   5 . 8   GHz .   Mo d ak   et  a l.   [ 4 ]   in v o lv ed   s ix - s tag ev o lu tio n   tar g etin g   UW B   co v er ag ( 3 . 1 5 1 0 . 5 5   GHz ) ,   em p lo y in g   s tack ed   u m b r ella  p atch es  an d   L - s h ap ed   s tu b s .   I n   [ 5 ] eq u ilater al  tr ian g u lar   m icr o s tr ip   p atch es  wer ar r an g ed   cir c u lar ly   f o r   o m n id ir ec tio n al  r ad iatio n   at  2 . 4 5   GHz .   T h AM C   d esig n   i n   [ 6 ]   a d d ed   co m b - lik p r o tr u s io n s   to   m o d if y   in d u ctan ce   a n d   ca p ac itan c e,   r eso n atin g   at  9 0 0   MH an d   en a b lin g   a n ten n a   p lace m en o n   AM C   s u r f ac es.  Kh an   et  a l.   [ 7 ]   co m b in ed   Mo o r f r ac tal  an d   r ec tan g u lar   lo o p   with in   h y b r id   d esig n ,   ac h iev in g   m in iatu r i za tio n   an d   en h an ce d   im p e d an ce   tu n in g .   T h C PS   an ten n i n   [ 8 ]   ev o lv e d   f r o m   a   th in   m o n o p o le   to   s q u a r g eo m etr y   o n   an   AM C   s u r f ac e,   o f f er in g   d u al - b a n d   p er f o r m an ce   a n d   im p r o v e d   f r o n t - to - b ac k   r atio .   B ah r am iab a r g h o u ei  et  a l.   [ 1 0 ]   tailo r ed   its   d esig n   f o r   b r ea s t   ca n ce r   d etec tio n ,   p r o g r ess in g   f r o m   m o n o p o le  to   d u al - p o lar izatio n   s p ir al  co n f ig u r atio n ,   en h an cin g   p o lar izatio n   s en s itiv ity .   T h is   wo r k   i n teg r ated   a   s tair ca s e - s h ap ed   g r o u n d   p lan a n d   s p ir al  g eo m et r ies  to   m ain tain   p er f o r m a n ce   o v e r   an ato m ical  v ar iatio n s ,   e n s u r i n g   co n s is ten r ef lectio n   co ef f icien ts .   Fig u r 3   p r o v id es a n te n n as st r u ctu r es o f   wea r ab le  an ten n as.   I n   [ 1 4 ] ,   th a n ten n s tar ted   as  s lo tted   p atch   at  4 . 0 2   GHz   an d   ev o lv e d   to   2 . 4   GHz   with   T - r eso n ato r s ,   s h o r tin g   v ias,  an d   DGS  to   r ed u ce   co u p lin g   an d   in cr ea s g ai n .   So n et  a l.   [ 1 2 ]   tr an s itio n ed   f r o m   a   b asic  p atc h   to   c o m p ac t   1 2 × 12 × 0 . 6 4   m m ³  s tr u ctu r e   r eso n atin g   at   4 0 2   MH z,   im p r o v in g   m atch in g   th r o u g h   s lo t   etch in g .   T h an ten n in   [ 1 6 ]   m ir r o r ed   th is   ev o lu tio n   with   s lo in teg r atio n   an d   g r o u n d   ad ju s tm en f o r   in - b o d y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Wea r a b le  a n d   imp l a n ta b le   a n ten n a s   fo r   h ea lth c a r a p p lica t io n s :   a d va n ce men ts ,     ( S a me era   P . )   835   co m m u n icatio n s .   I n   [ 1 8 ] ,   s q u ar p atch   tr an s f o r m ed   in t o   f o u r - p o r MI MO   s y s tem   with   m ea n d er ed   r ad iato r s ,   o f f er in g   3 2 . 6   d B   is o latio n   an d   3 8 . 2 6 % b an d wid th   at  4 3 3   MH z.   Hu   et  a l.   [ 1 9 ]   u s ed   ce n tr o s y m m etr ic   m ea n d er ed   s lo ts   an d   m o d if ie d   g r o u n d   p la n es  f o r   cir cu lar   p o lar izatio n   an d   en h an ce d   r ad iatio n ,   s u ited   f o r   im p lan ts .   T h e   d esig n   in   [ 2 0 ]   in tr o d u ce d   a n   S - s h a p e d   m ea n d er ed   s tr ip   an d   cu b e - b ased   3 D   MI MO   ar ch itectu r e,   e n ab lin g   R HC an d   L HC ac r o s s   2 . 4 5   an d   5 . 8   GHz   b an d s .   Sh a r m a   et   a l.   [ 2 1 ]   b eg an   with   a   cir cu lar   lo o p   at  1 2   GHz ,   later   tu n in g   it   to   I SM  b an d s   u s in g   s er ies  lo o p s ,   s h o r tin g   s tr ip s ,   an d   f o r m in g   a   1 × 2   ar r ay   to   e n h an ce   g ain   a n d   FB R .   T h co m p ac a n ten n i n   [ 2 2 ]   f ea tu r e d   s p ir al  p atch   an d   in ter d ig ital  g r o u n d   o n   s u b s tr ate,   r eso n atin g   at   9 1 5   MH a n d   v alid ated   ac r o s s   v ar io u s   tis s u m o d els.  L astl y ,   s tu d y   [ 2 3 ]   d escr ib ed   f o u r - s tep   ev o l u tio n   in v o lv in g   m u ltip le  s lo g eo m etr ies,  ac h iev in g   d u al - b a n d   p e r f o r m an ce   at     0 . 9 1 5   a n d   2 . 4 5   GHz ,   with   ef f ec tiv s u r f ac cu r r e n d is tr ib u tio n .   Fig u r 4   p r o v id es  an ten n as  s tr u ctu r es  o f   im p lan tab le  an ten n as.           Fig u r 3 .   R ec o n f ig u r a b le  wea r ab le  an ten n s tr u ct u r es in   h ea l th ca r ap p licatio n s                                                                            [ 1 ]                                                                                                                                                                                 [ 2 ]                                                                                                                                                                                                    [ 3 ]                                                                                                                                                                                                                   [ 4 ]                                                 [ 5 ]                                                                                                                                            [ 6 ]                                                                                                                           [ 7 ]                                                                                                                                                                                                                                                [ 8 ]                                                                                                                                                                                                         [ 10 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 2 7 - 841   836   T h r ev iewe d   an te n n d esig n s   ex h ib it  d iv er s s tr u ctu r al  ev o lu tio n s   tailo r ed   f o r   eith er   w ea r ab le  o r   im p lan tab le  b i o m ed ical  a p p l icatio n s .   W ea r ab le  an ten n as  em p h asize  b an d wid t h   ex p a n s io n ,   p o lar izatio n   ag ilit y ,   an d   s u r f ac in te g r atio n ,   wh ile  im p lan ta b le  d esig n s   f o cu s   o n   m in iatu r izatio n ,   b io co m p atib ilit y ,   a n d   s tab le  in - tis s u o p er atio n .   T h iter ativ o p tim izatio n   an d   in n o v ativ s tr u ctu r al  ad ap ta tio n s   d em o n s tr ated   ac r o s s   citatio n s   [ 1 ] - [ 2 3 ]   s h o wca s s ig n if ican s tr id es  in   r ec o n f ig u r a b le  an ten n t ec h n o lo g y .   T h ese   ad v an ce m e n ts   p r o v id e   r o b u s f o u n d atio n   f o r   f u tu r e   r esea r ch ,   p av in g   th e   way   f o r   m o r e   ef f icien t,   co m p ac t,  an d   ad a p tiv wir eless   co m m u n icatio n   s y s tem s   in   h ea lth ca r an d   I o T   ap p licatio n s .           Fig u r 4 .   R ec o n f ig u r a b le  im p l an tab le  an ten n a   s tr u ctu r es in   h ea lth ca r ap p licatio n s       2 . 5 .     Resul t s   a nd   dis cu s s io n   T h m ed ic al   s ec to r   w i ll   r eq u i r wi r e le s s   co n n e ct io n   in   t h e   f u t u r e   g en er a tio n   o f   tec h n o l o g ie s .   T h e   an te n n i s   o n o f   th f u n d am en ta co m p o n en t s   th at   m ak t h i s   p o s s ib le .   W e ar a b l an d   i m p lan tab le   an ten n a s   wi ll  b cr it ic al  to   a ch i ev in g   th i s .   T h p ap er   f o cu s s e s   p r im ar i ly   o n   w ea r ab l an ten n a s   an d   im p lan tab le   an te n n a s .   I n   th d e s ig n   o f   s u ch   an   an t en n a ,   th co n d u ct in g   m at er i al  an d   s u b s tr a te   m at er ia ch o ic es   d ep en d in g   o n   th e   I S an d   U W B   b an d s   ar e   cr it ic al.   A s id f r o m   th e s p ar am e ter s ,   co n s tr u ct io n   o f   th                                                 [ 11 ]                                                                                                                                     [ 12 ]                                                                                               [ 1 3 ]                                                     [ 15 ]                                                                                                                     [ 16 ]                                                                                                 [ 17 ]                                         [ 18 ]                                                                                                                     [ 19 ]                                                                                           [ 20 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.