L'atténuation importante des ondes électromagnétiques (EM) dans les tissus biologiques en raison de leur conductivité est un obstacle important dans l'utilisation des capteurs micro-ondes (MO) destinés aux diagnostics médicaux. Notre objectif étant de développer une technique d'identification des plaques d'athérome carotidiennes en positionnant directement un capteur sur le cou du patient, il est nécessaire que les MO puissent pénétrer suffisamment en profondeur dans les tissus. Des études précédentes ont montré qu'un capteur résonnant à anneaux fendus complémentaires (CSRR) permettait d'identifier des tissus excisés d'animaux ou humain prélevés en postopératoire. Cet article présente une amélioration de ce type de capteurs conçus sur un substrat à faibles pertes permettant d'améliorer le compromis entre l'énergie emmagasinée dans le résonateur, et l'énergie rayonnée dans les tissus biologiques. Les performances du nouveau résonateur ont été validées à partir de simulations EM 3D et de mesures ex-vivo sur des tissus animaux frais (peau, graisse, muscle) de différentes épaisseurs et formes (monocouche et multicouches). Les résultats simulés et expérimentaux ont montré une meilleure résolution et une plus grande profondeur de pénétration dans les tissus par rapport aux précédentes générations de capteurs CSRR.