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山梨県富士吉田市出身、神奈川県在住。4歳より童謡、6歳よりピアノを始める。国立音楽大学附属音楽高等学校を経て、同大学声楽学科卒業。淑徳幼児教育専門学校卒業、卒業時に特別賞受賞。 2004年全国童謡歌唱コンクール大人部門全国第一位。金賞及び寛仁親王牌受賞。「童謡の原点のような歌唱」と好評を得る。またこの功績に対し、大乗淑徳学園より優秀奨励賞、2005年板橋区より平成16年度文化優秀賞を授与される。“雪のふる街を音楽祭”中田喜直記念コンクール銀賞及びプロバスクラブ賞を受賞。2006年東久邇宮記念賞受賞(微笑人形の歌)。2007年「第1回エルミタージュ日露国際芸術祭」に日本人アーティストとして招聘され、日本の同様・ロシア民謡など演奏。2010年埼玉県川口市より芸術奨励賞受賞。2014年第44回日本童謡賞特別賞受賞。 自ら主催・企画構成のコンサートをはじめ、保育園や小学校でのコンサート、福祉施設コンサート、各会ゲストなどに多数出演するほか、数々のレコーディング等も行う。わかりやすいお話を交えながらのコンサート、童謡や日本歌曲の“自然で語りかけるような発音”には定評があり、“心にすっと届く澄んだ歌声”は聴く人を魅了している。 現在、東京成徳短期大学幼児教育科・非常勤講師。山梨県都留市うぐいすホール登録アーティスト。富士河口湖町観光大使を務める。また、川崎市にて「土屋朱帆・童謡音楽教室」を主宰し、指導した子どもたちの多くがミュージカルやコンクールで活躍し、指導者としても実力を発揮している。