（一）一般原则
工具必须满足以下基本要求，才能保证使用效率：
①必须有效地实现预定的功能；
②必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；
③必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别、训练程度和身体素质上的差异；
④工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。
（二）解剖学因素
（1）避免静肌负荷。当使用工具时，臂部必须上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉承受静负荷，导致疲劳，降低作业效率。如在水平作业面上使用直杆式工具，则必须肩部外展，臂部抬高，因此应对这种工具设计做出修改。在工具的工作部分与把手部分做成弯曲式过渡，可以使手臂自然下垂。例如，传统的烙铁是直杆式的，当在工作台上操作时，如果被焊物体平放于台面，则手臂必须抬起才能施焊。改进的设计是将烙铁做成弯把式，操作时手臂就可能处于较自然的水平状态，减少了抬臂产生的静肌负荷，如图5-22所示。
图5-22 烙铁把手的设计
（2）保持手腕处于顺直状态。手腕顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，但当手腕处于掌屈、背屈、尺偏等别扭的状态时，就会产生腕部酸痛、握力减小，如长时间这样操作，会引起腕道综合征、腱鞘炎等症状。图5-23是钢丝钳传统设计与改进设计的比较。传统设计的钢丝钳造成掌侧偏，改良设计使握把弯曲，操作时可以维持手腕的顺直状态，而不必采取尺偏的姿势。图5-24为使用这两种钳操作后，患腱鞘炎人数的比较。可见，在传统钳用后第10～12周内，患者显著增加，而改进钳使用者中没有此现象。
图5-23 使用传统的和改进的两种钢丝钳操作时的比较
图5-24 使用不同的钢丝钳后患腱鞘炎人数比较
一般认为，将工具的把手与工作部分弯曲10°左右，效果最好。弯曲式工具可以降低疲劳，较易操作，对于腕部有损伤者特别有利。图5-25也是弯把式设计的例子。
图5-25 把手弯曲式工具设计(www.xing528.com)
（3）避免掌部组织受压力。操作手握式工具时，有时常要用手施相当的力。如果工具设计不当，会在掌部和手指处造成很大的压力，妨碍血液在尺动脉的循环，引起局部缺血，导致麻木、刺痛感等。好的把手设计应该具有较大的接触面，使压力能分布于较大的手掌面积上，减小应力；或者使压力作用于不太敏感的区域，如拇指与食指之间的虎口位。图5-26就是这类的设计实例。有时，把手上有指槽，但如没有特殊的作用，最好不留指槽，因为人体尺寸不同，不合适的指槽可能造成某些操作者手指局部的应力集中。
图5-26 避免掌部压力的把手设计
（4）避免手指重复动作。如果反复用食指操作扳机式控制器时，就会导致扳机指（狭窄性腱鞘炎），扳机指症状在使用气动工具或触发器式电动工具时常会出现。设计时应尽量避免食指做这类动作，而以拇指或指压板控制代替，如图5-27所示。
图5-27 避免单小指（如食指）反复操作的设计
（三）把手设计
操作手握式工具，把手当然是最重要的部分，所以有必要单独讨论其设计问题。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向抓握，其设计因素包括把手直径、长度、形状、弯角等。
（1）直径把手。直径大小取决于工具的用途与手的尺寸。对于螺丝起子，直径大可以增大扭矩，但直径太大会减小握力，降低灵活性与作业速度，并使指端骨弯曲增加，长时间操作，则导致指端疲劳。比较合适的直径是：着力抓握30～40mm，精密抓握8～16mm。
（2）长度把手。长度主要取决于手掌宽度。掌宽一般在71～97mm 之间（5%女性至95%男性数据），因此合适的把手长度为100～125mm。
（3）形状。指把手的截面形状。对于着力抓握，把手与手掌的接触面积越大，则压应力越小，因此圆形截面把手较好。哪一种形状最合适，一般应根据作业性质考虑。为了防止与手掌之间的相对滑动，可以采用三角形或矩形，这样也可以增加工具放置时的稳定性。对于螺丝起子，采用丁字形把手，可以使扭矩增大50%，其最佳直径为25mm，斜丁字形的最佳夹角为60°。
（4）弯角把手。弯曲的角度前面已述，最佳的角度为10°左右。
（5）双把手工具。双把手工具的主要设计因素是抓握空间。握力和对手指屈腱的压力随抓握物体的尺寸和形状而不同。当抓握空间宽度为45～80mm 时，抓力最大。其中若双把手平行时为45～50mm，而当把手向内弯时，为75～80mm。图5-28即为抓握空间大小对握力影响的情况。可见，对不同的群体而言，握力大小差异很大。为适应不同的使用者，最大握力应限制在100N左右。
图5-28 双把手工具抓握空间与握力的关系
（6）性别差异。从不同性别来看，男女使用工具的能力也有很大的差异。女性约占人群的48%，其平均手长约比男性短2cm，握力值只有男性的2/3。设计工具时，必须充分考虑这一点。
人们使用手握式工具，其历史长远，但发展极快，至今人们仍在沿用着手握式工具，只是手握式工具的形式、结构与功能已发生巨大变化。过去人们使用的是人力手握式工具，今天人们已用上智能手握式工具，如鼠标、遥控器、数据手套、云自由度控制装置等。
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