家属在特定条件下可以代替患者签知情同意书，但需严格遵循法律规定。以下是对此问题的详细分析：
一、合法授权下的代签行为

1. 患者授权：若患者因年龄、意识状态等原因无法亲自签署知情同意书，且已明确授权家属代签，则家属的代签行为在法律上是有效的。《中华人民共和国民法典》第一百六十二条规定，代理人在代理权限内，以被代理人名义实施的民事法律行为，对被代理人发生效力。
2. 紧急情况：在患者生命垂危、情况紧急，且无法及时联系到患者或其家属时，医疗机构在经过一定的审批和记录程序后，可允许家属代签，以保护患者的生命健康。这种代签行为通常被视为基于紧急避险原则的合理行为。
   二、违法无效的代签行为
3. 未经授权：若家属未经患者明确授权，擅自代替患者签署知情同意书，则该行为可能因缺乏合法依据而无效。《中华人民共和国民法典》第一百七十一条规定，行为人没有代理权、超越代理权或者代理权终止后，仍然实施代理行为，未经被代理人追认的，对被代理人不发生效力。
4. 欺诈、胁迫：若家属通过欺诈、胁迫等手段获取签字机会，或在签字过程中故意隐瞒重要信息，则除签字行为无效外，还需承担相应的法律责任，包括民事赔偿责任、行政责任，甚至刑事责任。
   三、医疗机构责任
   《中华人民共和国民法典》第一千二百一十九条规定，医务人员在诊疗活动中应向患者说明病情和医疗措施，并取得其明确同意；不能或不宜向患者说明的，应向患者近亲属说明并取得其明确同意。若医务人员未尽到该义务，造成患者损害的，医疗机构应承担赔偿责任。