徳島大学：腸音研究PJ（榎本研究室）

当研究室では2004年頃から生体音響解析の基盤技術の開発に取り組み、その成果を応用して2010年頃からは腸音（bowel sounds: BS）に関する基礎研究を継続的に推進してきました。本プロジェクトでは、基礎研究の成果に基づき、腸音を適切に活用し、健康管理での有用性を検証しつつ将来的な臨床応用を見据えた、腸活（腸の健康増進）の定量的支援システムの開発を目指します。

（2025年11月1日より公開）

腸音に基づく腸の健康サポートシステムの開発

腸音研究プロジェクトのミッション

従来、フィジカルアセスメントの文脈では「腸音の発生頻度」と疾患の関連が議論されてきました。しかし、私たちの調査では腸音の発生頻度は日内・日差で大きく変動し、任意タイミングの単発計測(たとえば、1分間計測)をそのまま診断や経過判定に用いるのは妥当ではない可能性が示唆されました。

そこで本プロジェクトでは、刺激前のベースラインと刺激後の応答を対で評価する腸音ベースの刺激–応答プロット（Bowel Sound Stimulus–Response Plot; BSSRP）という評価手法を開発し、飲料などの刺激に対する腸運動の変化を定量的に可視化しています。現在、日常の健康管理で役立つ技術と医療現場での評価に資する技術の両面から研究開発を加速しています。

本プロジェクトの一部の成果は国際査読誌の総説（レビュー）論文で紹介されています。

参考： Nowak, J. K., Nowak, R., Radzikowski, K., Grulkowski, I., & Walkowiak, J. (2021). Automated bowel sound analysis: an overview. Sensors, 21(16), 5294.

2025年11月時点の主な研究成果（ハイライト）

①腸音に基づく刺激–応答プロット（BSSRP）

2024年の炭酸水摂取試験において、摂取前の平均腸音発生頻度（Fb）と摂取前後比の間に負の相関を確認しました。すなわち、摂取前に腸音発生頻度が高い参加者ほど、摂取後の相対増加は小さい傾向でした。冷水では同様の傾向は確認されませんでした。以上より、炭酸水では摂取前の状態が応答に影響することが示唆されました。Fbは刺激前の安静時における腸音の発生頻度です。実験条件を揃えても、健常者間でばらつきが大きいことが示唆されました。本成果は特許出願中です。

②機能性便秘（FC）・機能性下痢（FD）の識別に向けたBSSRP（香川大学医学部小原英幹先生、小塚和博先生との共同研究）

2025年、ローマIV基準に基づく機能性便秘（FC）および機能性下痢（FD）患者と健常者を対象とし、炭酸水摂取前後の腸音から作成したBSSRPにより、両群間で特徴的な腸運動パターンの差異が定量的に示唆されました。健常者では強い負の相関がみられた一方、FC／FDでは有意な相関はみられず、さらに健常群の回帰直線からの乖離割合は、健常約25%に対しFC／FDで約55%でした。この成果から、主観評価中心の現行診断を客観指標で補完し得る可能性が示されました。※本成果は特許出願中です。

③コーヒー濃度の影響評価に向けたBSSRP（井野辺病院井野辺純一先生との共同研究）

2025年、健常若年男性10名を対象に、コーヒー3濃度（弱・強・エクストラストロング）摂取後40分までの腸運動性を、腸音に基づく刺激–応答プロット（BSSRP）を用いて評価しました。その結果、いずれの濃度でも摂取により腸運動性はベースラインより亢進しましたが、反応の大きさは時間経過とともに増強せず、濃度間の有意な差も認められませんでした。これらの所見は、観察された反応がコーヒーの化学成分の体内吸収に基づくというよりも、味・匂いによって惹起される吸収前の中枢—迷走神経性予期反応による可能性を示唆します。なお、本成果は特許出願中です。

④腸音ピーク周波数分布に基づく炭酸水摂取前後の腸内状態評価

2023年には、腸音ピーク周波数のヒストグラム類似度指標（PFHS）を新たに導入し、従来の平均値ベースの周波数特徴では有意差が得られなかった炭酸水摂取前後の腸内状態の変化をより高い感度でかつ短時間のデータから検出できる可能性を示しました。ピーク周波数の分布形状とその類似度に基づいて腸内ガス量や腸管拡張の変化を間接的に定量評価し得るこの解析枠組みは、従来の腸音解析手法には見られないものであり、非侵襲的な腸内ガス量・腸管拡張モニタリングのための新規性と発展性を有する有望な手法と考えられます。

⑤非対称性センサ配置を利用した腸音音源推定

2025年、電子聴診器（ES）の4点配置に角度ベースの非対称性を導入し、腹部音響環境を模擬した数値シミュレーションにより評価しました。非対称配置は、対称配置と比較して局在推定誤差を一貫して低減し、低SNR条件下においても優位性を示しました。以上より、非侵襲・高精度な腸音源局在と腸運動評価の高解像度化に資する可能性が示唆されました。

⑥現在進行中

これらの成果を基に、日常生活下での刺激—応答計測の標準化と実装、ならびに臨床応用に向けた検証を進めています（特許出願中（複数件・一部未公開））。現在、腸音を用いた慢性機能性便秘症の客観的評価法に関する探索的研究は、香川大学医学部（小原英幹先生、小塚和博先生）との共同研究として実施しています。

参考文献

① 腸音に基づく刺激–応答プロット（BSSRP）：Takeyuki Haraguchi, and Takahiro Emoto. "Stimulus–response plots as a novel bowel-sound-based method for evaluating motor response to drinking in healthy people." Sensors 24.10 (2024): 3054.　

② FC/FD識別のためのBSSRP：Takeyuki Haraguchi, Takahiro Emoto, Kazuhiro Kozuka, and Hideki Kobara "Bowel Sound Feature-Based Stimulus/Response Plots to Differentiate Healthy Controls from Functional Constipation and Functional Diarrhea: A Cross-Sectional Study." IEEE Access (2025).

③ コーヒー濃度評価のためのBSSRP：Tatsuya Miyauchi, Takeyuki Haraguchi, Takahiro Emoto, Kenji Takawaki, Megumi Matsudaira, and Junichi Inobe, "Relationship between coffee concentration and bowel motility using bowel-sound-based stimulus–response plots in healthy individuals", Scientific Reports, 15(1), 41233, 2025.

④腸音ピーク周波数分布に基づく炭酸水摂取前後の腸内状態評価：Takeyuki Haraguchi, Takahiro Emoto, Takahiro Hirayama, Yuki Imai, Masahiro Kato and Tomoya Hirano: Peak-Frequency Histogram Similarity of Bowel Sounds for the Evaluation of Intestinal Conditions, Applied Sciences, Vol.13, No.3, 1405, 2023.

⑤ 非対称センサ配置による音源推定：Kenji Takawaki, Takeyuki Haraguchi, and Takahiro Emoto. "Sensor arrangement strategy for effective bowel sound source localization." Biomedical Engineering Letters (2025): 1-10.

本研究の一部は、科学研究費補助金基礎研究(C)（23K11947、20K12755）の支援を受けて行われました。

（お願い）

当研究室は約15年にわたり腸音の研究を継続し、その成果を世界へ発信し、挑戦を続けております。腸音の適切な活用と技術の社会実装を進めるため、基礎研究を支えるご支援を賜りますようお願い申し上げます。ご協力をご検討くださる方は、「本学の基金サイト」をご覧ください。何卒よろしくお願い申し上げます。

お問い合わせ

プロジェクトについて、詳しくは [emoto(at)tokushima-u.ac.jp] までお問い合わせください。

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